電光混合型光纖光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)研究.pdf

1、　　光學(xué)雙穩(wěn)性(OpticalBistability,OB)是非線性光學(xué)和光電子學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)極為重要的研究方向。將光纖波導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于雙穩(wěn)器件(OpticalBistableDevice，OBD)是這一領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢(shì)。由于光學(xué)雙穩(wěn)器件能直接處理光信號(hào)，并具有開關(guān)時(shí)間短、并行處理信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，所以在高速光纖通信、光存儲(chǔ)、高速光開關(guān)、光信息處理、激光強(qiáng)度穩(wěn)定和光學(xué)雙穩(wěn)傳感中具有潛在的應(yīng)用前景。近幾年來，隨著光纖波導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)展，光學(xué)器件小型化

2、得以實(shí)現(xiàn)，這為研究開發(fā)集成度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)和成本低的光學(xué)雙穩(wěn)裝置，奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。本論文主要研究基于光纖波導(dǎo)技術(shù)的混合型光學(xué)雙穩(wěn)的工作機(jī)理和應(yīng)用。文中所提出的新型光纖結(jié)構(gòu)的雙穩(wěn)器件中，采用半導(dǎo)體激光器或可調(diào)諧光纖激光器作為光源，利用光纖無源器件構(gòu)成非線性光強(qiáng)度調(diào)制單元，用光電探測(cè)與放大電路構(gòu)成反饋單元。　　在理論研究方面，本論文深入研究了光學(xué)雙穩(wěn)工作原理，在此基礎(chǔ)上，首次提出了基于可調(diào)諧光纖激光器的混合型頻域光纖光學(xué)雙

3、穩(wěn)機(jī)制，并推導(dǎo)了描述頻域雙穩(wěn)的狀態(tài)方程。引入T-V平面上的光強(qiáng)度調(diào)制曲線和反饋曲線來分析雙穩(wěn)器件的工作過程。利用建立的調(diào)制曲線和反饋曲線的方程，數(shù)值模擬在特定參數(shù)下雙穩(wěn)器件的輸出特性，分析了雙穩(wěn)器件在不同輸入功率和反饋增益系數(shù)下的輸出變化趨勢(shì)，以便選取適當(dāng)?shù)碾p穩(wěn)器件工作參數(shù)。建立了利用光纖布拉格光柵(FBG)作為光強(qiáng)調(diào)制器的雙饋激光功率(強(qiáng)度)穩(wěn)定器的數(shù)學(xué)和物理模型。首次提出了混合型頻域光纖光學(xué)雙穩(wěn)器件的第三種運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，即相對(duì)于反饋曲線

4、平移調(diào)制曲線來實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)，以便應(yīng)用于波長(zhǎng)編碼的光纖光學(xué)傳感。　　首次實(shí)現(xiàn)了具有雙饋機(jī)制的全光纖結(jié)構(gòu)激光功率穩(wěn)定器。首次采用PZT調(diào)諧的環(huán)形腔光纖激光器作為可調(diào)諧光源，分別利用FBG、雙光束光纖干涉儀，包括FMI和FMZI，以及多光束干涉儀如FFP作為非線性光強(qiáng)調(diào)制器，結(jié)合特定的反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了頻域光學(xué)雙穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)?！　≡谠敿?xì)研究了目前各種FBG解調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)上，首次提出了一種波長(zhǎng)解調(diào)分辨率達(dá)0.001nm的高精度有源雙穩(wěn)解調(diào)方案。指出了