基于布里渊激光腔的梳齿间隔大范围可调光学频率梳研究

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1、分类号：O437单位代码：10183研究生学号：2015511028密级：公开基于布里渊激光腔吉林大学的梳齿博士学位论文间隔大范围可调光学频率李卿梳研究李卿吉林大2018年6月学基于布里渊激光腔的梳齿间隔大范围可调光学频率梳研究StudyonopticalfrequencycombgenerationwithtunablefrequencyseparationinBrillouinlasercavity作者姓名：李卿专业名称：微电子学与固体电子学研究方向：非线性光纤光学指导教师：秦冠仕教授学位类别：理学博士培养单位：电子科学与工程学院论文答辩日期：20

2、18年6月1日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席宣丽研究员/博士生导师长春光学精密机械与物理研究所委员吕景文教授/博士生导师长春理工大学宋宏伟教授/博士生导师吉林大学张大明教授/博士生导师吉林大学秦伟平教授/博士生导师吉林大学吴长锋教授/博士生导师南方科技大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重

3、声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数

4、据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：微电子学与固体电子学论文题目：基于布里渊激光腔的梳齿间隔大范围可调光学频率梳研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要光学频率梳（简称“光频梳”）在频域为具有等频率间隔的梳齿，在时域为具有固定重复频率的脉冲光。光频梳的应用已经从初期的频率测量，拓展到基本物理常数的精确测定、新一代的全球定位系统、超高精度分子动力学、地外生命的探测、宇宙膨胀的验证、超长距离的超高精度测量、超宽带光通

5、信、光信息处理和激光雷达等方面。目前，光频梳的种类主要包括：基于锁模激光器的飞秒光频梳、基于腔内级联四波混频效应的微腔光频梳、基于电光调制器的光频梳、基于光纤中行波四波混频效应的光频梳等。对于前两种光频梳，由于器件腔长固定的原因，其梳齿间隔的调谐范围非常有限。对于基于电光调制器的光频梳，其梳齿间隔的调谐范围受限于所用调制器的带宽。而梳齿间隔大范围可调的光频梳在光通信、天文、精密测量等领域有着潜在应用。因此，为了进一步拓展光频梳的应用范围，研制梳齿间隔大范围可调的光频梳是很有必要的。在攻读博士期间，作者围绕着如何获得梳齿间隔大范围可调的光频梳以及如何进一

6、步拓宽光频梳的光谱等方面进行了系统的研究，取得了以下研究结果：（1）利用双波长布里渊激光腔内的级联四波混频效应产生了梳齿间隔大范围可调、高信噪比光频梳。在实验上，使用两个工作波长位于C波段、频率间隔约为65GHz、线宽约为150kHz的单频激光作为产生双波长布里渊激光的泵浦光，利用500m长的高非线性石英光纤作为增益介质，获得了线宽约为3kHz的双波长布里渊激光，与泵浦光的线宽相比，输出布里渊激光的线宽被压窄了50倍；将泵浦光功率增大至306mW时，获得了梳齿间隔约为65GHz、高信噪比光频梳，光频梳光谱覆盖1500~1600nm，其梳齿根数是基于光纤

7、中行波四波混频效应光频梳的38倍；进一步通过调节泵浦光的频率间隔获得了梳齿间隔调谐范围覆盖40~1300GHz的光频梳。（2）利用多波长布里渊激光腔内的级联四波混频和调制不稳定性效应获得了梳齿间隔大范围可调的孤子光频梳。在实验上，为了获得孤子光频梳，使用多个波长位于C波段、频率间隔相等的单频激光作为产生多波长布里渊激光的泵浦光，采用在C波段内为负色散的高非线性石英光纤作为增益介质，从而使得在多波长布里渊光纤激光腔内产生了强的调制不稳定性和级联四波混频效应，获得了梳齿间隔分别约为55、85、100、200、300GHz的孤子光频梳，光频梳光I谱范围覆盖1

8、500~1600nm，其脉冲呈现明显的腔孤子特征，对应的脉冲宽度分别约为770、650、540