本文選題：二次相位調制 + 時間透鏡��； 參考：《天津大學》2015年碩士論文

【摘要】：本論文工作是針對超寬帶線性掃頻光源中的線性掃頻單元展開的,它是高分辨率激光雷達成像系統(tǒng)(No.61471256)和高分辨率實時光譜儀系統(tǒng)中的關鍵部件。通過對連續(xù)光進行二次相位調制,能夠得到光頻梳和線性掃頻信號。當這種基于連續(xù)光產生的光頻梳作為多波長光源時,可以在高分辨率光譜儀中實現(xiàn)多波長并行掃頻;而超寬帶線性掃頻信號不僅可提高雷達成像系統(tǒng)的分辨率,還可以提高上述實時光譜儀的掃描速率。本文對基于連續(xù)光的光頻梳系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬分析,并對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計;提出利用二次相位調制產生線性掃頻信號的新方法,并對該方法進行了理論分析和實驗驗證。最后,在實驗的基礎上,設計了能夠在200GHz帶寬內產生線性掃頻光信號的系統(tǒng),預計掃頻速度為10 THz/ms。本文主要內容如下:1.本文簡要介紹了連續(xù)光頻梳和線性掃頻光信號在密集波分復用光通信系統(tǒng)、高分辨率實時光譜儀系統(tǒng)和高分辨率激光雷達成像系統(tǒng)中的應用,綜述比較了產生光頻梳的多種方法,以及各種線性移頻技術。2.介紹了時間透鏡產生光頻梳的基本原理。通過模擬計算,分析了系統(tǒng)中級聯(lián)調制器個數(shù)及驅動調制器的電信號的變化對光頻梳質量(即平坦度、譜線條數(shù))的影響;研究了相位調制器驅動信號偏離二次波形和高階諧波對光頻梳質量的影響;確定了系統(tǒng)的各個參數(shù)的允許偏移量;為實驗系統(tǒng)的優(yōu)化及器件的選購提供了可靠的依據(jù)。3.歸納推導了鋸齒波和二次函數(shù)相位調制產生頻移的原理,并進行了詳細的實驗研究。結果表明鋸齒波相位調制下,產生的固定頻移可達到20 dB的邊模抑制比,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析了影響邊模抑制比的因素;在二次函數(shù)相位調制下,成功的獲得了線性掃頻光信號,用實時頻譜分析儀觀察并測量到掃頻的線性度,并對影響掃頻信號線性度的因素進行了定性的分析。4.在上述實驗的基礎上,設計了能夠在200GHz帶寬內產生線性掃頻光信號的系統(tǒng),預計掃頻速度為10 THz/ms,為實現(xiàn)超高分辨率的激光雷達成像系統(tǒng)提供可靠的技術方案。
[Abstract]:The work of this thesis is aimed at the linear sweep unit in the UWB linear scanning light source, which is the key component of the high-resolution lidar imaging system No. 61471256) and the high-resolution real-time spectrometer system. By the quadratic phase modulation of the continuous light, the optical comb and the linear sweep signal can be obtained. When this kind of optical comb based on continuous light is used as multi-wavelength light source, multi-wavelength parallel frequency scanning can be realized in high-resolution spectrometer, and ultra-wideband linear sweep signal can not only improve the resolution of radar imaging system. The scanning rate of the real-time spectrometer mentioned above can also be improved. In this paper, the optical frequency comb system based on continuous light is numerically simulated and optimized, and a new method to generate linear sweep signal by using quadratic phase modulation is proposed, and the theoretical analysis and experimental verification of the method are carried out. Finally, on the basis of experiments, a system is designed to generate linear sweep optical signals in 200GHz bandwidth. The estimated sweep speed is 10 THz / ms. The main contents of this paper are as follows: 1. This paper briefly introduces the applications of continuous optical comb and linear sweep optical signal in dense wavelength division multiplexing optical communication system, high resolution real-time spectrometer system and high resolution lidar imaging system. This paper reviews and compares various methods of optical comb generation and various linear frequency shift techniques. 2. The basic principle of optical comb generated by time lens is introduced. The influence of the number of cascade modulators and the electrical signal of driving modulator on the quality of optical comb (i.e. flatness, number of lines) is analyzed by simulation. The influence of the phase modulator driving signal deviation from the second order waveform and the high order harmonics on the quality of the optical comb is studied, and the allowable offset of the system parameters is determined, which provides a reliable basis for the optimization of the experimental system and the selection and purchase of the devices. The principle of frequency shift generated by sawtooth wave and quadratic function phase modulation is induced and studied in detail. The results show that the fixed frequency shift can reach 20dB edge-mode rejection ratio under the phase modulation of sawtooth wave, the factors influencing the side-mode rejection ratio are analyzed according to the experimental data, and the linear frequency sweep optical signal is obtained successfully under the quadratic function phase modulation. The linear degree of sweep frequency is observed and measured by real-time spectrum analyzer, and the factors influencing the linearity of sweep signal are analyzed qualitatively. On the basis of the above experiments, a system is designed to generate linear sweep signal in 200GHz bandwidth. The estimated sweep speed is 10 THz / ms. it provides a reliable technical scheme for the realization of ultra-high resolution lidar imaging system.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN761

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本文編號：1881041