基于光纖Mach-Zehnder干涉儀的光脈沖時(shí)域操控和微波光子濾波器.pdf

1、快慢光現(xiàn)象，也稱(chēng)為光脈沖時(shí)域操控，和微波光子濾波器都是屬于光學(xué)手段和微波技術(shù)的交叉方向，也是最近幾十年科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?？炻庠趯?shí)現(xiàn)光緩存、光存儲(chǔ)等全光通信手段方面有重要的應(yīng)用前景，同時(shí)在非線(xiàn)性效應(yīng)增強(qiáng)、光傳感和光控相控陣?yán)走_(dá)等工程應(yīng)用領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用價(jià)值。而微波光子濾波器在光學(xué)微波信號(hào)處理，光控相控陣天線(xiàn)，ROF系統(tǒng)，光生微波技術(shù)等方面有廣泛的應(yīng)用。
　　快慢光是對(duì)光脈沖包絡(luò)群速度的操控；微波光子濾波器是采用光學(xué)手段實(shí)現(xiàn)微波

2、濾波的裝置。由于光脈沖的群速度定義為包絡(luò)峰值位置的移動(dòng)速度，通常探測(cè)手段也是基于光電探測(cè)和光電轉(zhuǎn)換。兩者有重疊的部分，快慢光可以用于操控微波光子濾波器抽頭的相位，而在某些作為微波光子濾波器的結(jié)構(gòu)中同時(shí)也存在快慢光現(xiàn)象。
　　快慢光在形成機(jī)理上可以分為材料快慢光和結(jié)構(gòu)快慢光兩類(lèi)，本論文的主要工作集中在對(duì)結(jié)構(gòu)快慢光的研究。本論文發(fā)現(xiàn)了光纖非平衡Mach-Zehnder干涉儀(MZI)中的交叉強(qiáng)度調(diào)制(XIM)效應(yīng)，并系統(tǒng)論證了基于此效

3、應(yīng)可以對(duì)光脈沖進(jìn)行時(shí)域傳輸操控。實(shí)驗(yàn)上，我們通過(guò)在光纖MZI兩臂中異步調(diào)節(jié)光強(qiáng)度的損耗，實(shí)現(xiàn)了具有干涉儀頻域傳輸函數(shù)最低點(diǎn)位置頻率的光脈沖包絡(luò)時(shí)域上最大移動(dòng)。這是首次在光纖非平衡MZI中實(shí)現(xiàn)快慢光效應(yīng)，同已有方案相比，我們的方案設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)調(diào)制頻率限制，延遲帶寬積大。
　　本論文第二部分的內(nèi)容，提出了一個(gè)基于光纖MZI中內(nèi)嵌啁啾光柵(CFBG)的連續(xù)精細(xì)可調(diào)諧微波光子濾波器。實(shí)驗(yàn)中，我們使用CFBG作為色散延遲介質(zhì)，利

4、用了其大色散、長(zhǎng)柵區(qū)、寬帶寬的優(yōu)點(diǎn)。我們使用的CFBG柵區(qū)長(zhǎng)度約16cm，帶寬約2.29 nm，色散絕對(duì)值約1137 ps/nm。我們通過(guò)在MZI兩臂中嵌入一對(duì)反向的啁啾光柵，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)二抽頭的帶通濾波器，并在理論上根據(jù)雙邊帶調(diào)制模型系統(tǒng)分析了其實(shí)現(xiàn)機(jī)理。通過(guò)在CFBG帶寬內(nèi)調(diào)諧激光器的出射波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了濾波器的可調(diào)諧。我們?cè)O(shè)計(jì)的濾波器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、精細(xì)連續(xù)可調(diào)、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)諧精度為亞MHz量級(jí)。我們的方案對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用具有重要