【摘要】：隨著科學技術的不斷發(fā)展,數字信號處理由于其自身的諸多優(yōu)勢,存在于我們生活的方方面面。在通信和軍事上,數字信號處理技術徹底改變了舊時代的通信和雷達系統,使其高度數字化,大幅度提高了信號傳輸和處理能力。隨著人們對數字信號處理提出更高的期望,也對模數轉換器(ADC)的工作帶寬和采樣速率有了更高的要求。而傳統的電子ADC由于其“電子瓶頸”的限制,無法滿足高速高精度的模數轉換器的要求,因此,光學ADC作為一種有效突破電子ADC瓶頸的方法,近年來得到廣泛關注。本文重點是基于孤子自頻移效應的全光量化,提出了一種新的光譜壓縮方法——基于非線性光纖環(huán)鏡(NOLM)結構的光譜壓縮方法,以提高全光量化精度,并通過仿真及實驗驗證了此方法的可行性。論文主要內容如下:1.系統介紹了光學ADC的發(fā)展現狀及其應用,對孤子自頻移的的發(fā)現以及在全光量化中的發(fā)展做出了概述。2.通過麥克斯韋方程組推導并研究了適用于光脈沖在光纖中傳輸的廣義非線性薛定諤方程,并探究了求解廣義非線性薛定諤方程的數值方法——分步傅里葉法。介紹了脈沖在光纖中傳輸時所產生的一些非線性效應,并著重分析了孤子自頻移的產生機理以及頻移量的影響因素。3.根據NOLM的基本原理,提出了基于NOLM的光譜壓縮方法,并且從數值分析和實驗上進行了研究。數值仿真的結果表明:NOLM能夠對無啁啾雙曲正割脈沖進行光譜壓縮,通過改變結構參數減小壓縮后的光譜邊帶(或基座),以此結構參數對300fs的無啁啾雙曲正割脈沖壓縮,得到邊帶能量比為9.39%和譜寬為1.6nm的仿真結果。實驗中,對NPR被動鎖模光纖激光器產生的亞皮秒脈沖進行壓縮,綜合考慮邊帶能量比和壓縮比,得到1.52nm的譜寬和6.53的壓縮比。4.分別對色散漸增光纖(DIF)和反常色散高非線性光纖(HNLF)串聯NOLM的二級光譜壓縮進行了數值仿真研究。仿真結果表明,將NOLM連接于不同類型DIF之后,在孤子數N分別為0.5、1、1.4時,最大可以得到10.93的壓縮比;將NOLM連接于反常色散高非線性光纖之后,當NOLM中為HNLF時,將壓縮比從7.33提高到11.9。當NOLM中為色散位移光纖時,可以得到46.67的壓縮比。
[Abstract]:With the development of science and technology, digital signal processing exists in all aspects of our life because of its many advantages. In communication and military, digital signal processing technology has completely changed the communication and radar system of the old era, made it highly digital, and greatly improved the ability of signal transmission and processing. With the higher expectation of digital signal processing, the bandwidth and sampling rate of ADC (ADC) are also higher. Traditional electronic ADC can not meet the requirements of high speed and high precision analog-to-digital converters because of its "electronic bottleneck". Therefore, optical ADC, as an effective method to break through the bottleneck of electronic ADC, has been paid more and more attention in recent years. This paper focuses on all-optical quantization based on soliton self-frequency shift effect. A new spectral compression method, which is based on the (NOLM) structure of nonlinear fiber loop mirror, is proposed to improve the precision of all-optical quantization. The feasibility of this method is verified by simulation and experiment. The main contents of the thesis are as follows: 1. The development and application of optical ADC are introduced systematically. The discovery of soliton self-frequency shift and its development in all-optical quantization are summarized. The generalized nonlinear Schrodinger equation, which is suitable for optical pulse propagation in optical fiber, is derived and studied by Maxwell equations. The numerical method of solving generalized nonlinear Schrodinger equation, the fractional Fourier method, is also discussed. Some nonlinear effects of pulse propagation in optical fiber are introduced. The mechanism of self-frequency shift of soliton and the influencing factors of frequency shift are analyzed. According to the basic principle of NOLM, the spectral compression method based on NOLM is proposed, and the numerical analysis and experimental study are carried out. The numerical simulation results show that: NOLM can compress the non-chirped hyperbolic cut pulse and reduce the compressed spectral sideband (or pedestal) by changing the structure parameters, so that the non-chirped hyperbolic cut pulse of 300fs can be compressed by this structure parameter. The simulation results show that the side band energy ratio is 9.39% and the spectrum width is 1.6nm. In the experiment, the sub-picosecond pulse produced by NPR passive mode-locked fiber laser is compressed. The spectrum width of 1.52nm and the compression ratio of 6.53 are obtained by considering the side band energy ratio and compression ratio. The second order spectral compression of dispersion-increasing fiber (DIF) and anomalous dispersion high nonlinear fiber (HNLF) series NOLM are studied numerically. The simulation results show that the maximum compression ratio of 10.93 can be obtained when the soliton number N is 0.5 ~ (11) ~ (1.4) when the NOLM is connected to different types of DIF, and when the NOLM is connected to the anomalous dispersion high nonlinear fiber, when the NOLM is HNLF, the maximum compression ratio can be obtained. Increase the compression ratio from 7. 33 to 11. 9. A compression ratio of 46.67 can be obtained when NOLM is a dispersion-shifted fiber.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.7

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本文編號：2223513