硅基微环谐振腔光信号处理和布里渊光纤激光器理论和实验的研究

《硅基微环谐振腔光信号处理和布里渊光纤激光器理论和实验的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或

2、机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着光通信技术的日益成熟和微波射频通信技术的飞速发展，两者融合的微波光子技术受到了越来越多研究者的亲睐。由于优质的微波信号源是一切微波领域应用的基础，以及激光器性能的提高和各种光子器件工艺的完善，光域中产生高品质的微波信号显示出了明显的优势，其中光电振荡器（OEO）具有突出的表现。本文以光电振荡器小型化为主线，分别对其中的高Q储能单元和窄线宽激光器进行了相应的研究。在高Q储能单元方面，研究了易集成的硅基微环谐振腔的光信号处理技术。在理论分

3、析微环谐振腔基本性能的基础上，首次提出了基于串联双微环谐振腔热非线性效应的全光开关的方案，相对于单微环结构，双微环结构可以有效提高光开关消光比，最终获得了消光比为20.2dB和开关时间为微秒量级的全光开关；其次首先分析了10μm半径单微环谐振腔的延时特性，获得了15.7ps的最大延时量，在此基础上，提出了基于并联双微环谐振腔的双波长超宽带信号的方案，双环半径都为20μm，最终实现了间隔为0.84nm的双波长单极性超宽带信号，脉宽分别为33.96ps和53.19ps。采用窄线宽的布里渊光纤激光器作为OEO的起振源。在理论分析布里渊光纤激光器的基础上，首次提出了窄线宽单纵

4、模双环布里渊光纤激光器的方案，主腔长度为100m和50m，而副光纤环配置为10m的长度，据维纳效应，可以保证激光器单模运行，由于主腔长度大于目前已报道的布里渊激光器长度（10m），那么在精细度和腔损一致的情况下，阈值减小到56mW和99mW，线宽为0.41kHz和3.23kHz。另一方面，光纤激光器的稳定性也是一个重要的指标，提出了基于保偏光纤光延时线的自动跟踪系统，实现了激光器的稳频，测得一小时内输出功率波动为6%。高阶斯托克斯波会直接影响到OEO的性能，因此在窄线宽单纵模布里渊光纤激光器的基础上，提出可调多波长双环布里渊光纤激光器的方案，对多级SBS效应进行了相应

5、的研究。主腔长度也选为100m和50m，副光纤环长度同样配置为10m，可以保证每一阶斯托克斯波和反斯托克斯波处于单纵模运行状态，理论分析了每一阶斯托克斯波线宽之间的关系，以及影响此激光器稳定的主要因素，最终获得了间隔为0.084nm的51个多波长激光器、可调范围为30nm，且输出功率稳定。关键词：微型光电振荡器、串联双微环光开关、并联双微环超宽带信号、窄线宽双环布里渊光纤激光器、多波长布里渊光纤激光器ABSTRACTWiththefastmaturityofopticalcommunicationtechnologyandrapiddevelopmentofmicro

6、waveandradiofrequency,microwavephotonicstechnologieshavebeenattractedmoreandmoreattention.Becausehighqualitymicrowavesourceisthefoundationofmicrowaveareaandperformanceoflaserandallkindsofopticaldeviceareimproved,highqualitymicrowavesourceinopticaldomainhaveobviousadvantages,especiallyin

7、optoelectronicoscillator(OEO).Inthisthesis,bythetopicofOEOminiature,highqualitystorageelementandnarrowlinewidthlaserareinvestgated.Inopticalstorageelement,opticalsignalprocessingbasedonsilicon-on-insulator(SOI)microringresonatorisstudied.Onthebasisoftheoreticalanalysisofmicrori