高放大率低噪聲布里淵放大技術(shù)及光譜特性研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號(hào)：O437.2學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：535密級(jí)：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文高放大率低噪聲布里淵放大技術(shù)及光譜特性研究博士研究生：高瑋導(dǎo)師：呂志偉教授副導(dǎo)師何偉明教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：物理電子學(xué)所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2009年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要針對諸如激光對潛通信、白天工作的激光雷達(dá)等具有強(qiáng)背景的微弱激光信號(hào)探測技術(shù)難題，提出了利用頻譜選擇性布里淵放大的方法來提高探

2、測靈敏度、提高通信信號(hào)信噪比的新思路。基于這一應(yīng)用背景，本文對微弱光信號(hào)布里淵放大器的噪聲和受激布里淵散射(SBS)閾值、性能參數(shù)的優(yōu)化條件、布里淵增益光譜及放大的信號(hào)光譜特征等關(guān)鍵問題進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，提出了一種低噪聲、高放大率雙級(jí)非共線布里淵放大的新方案，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，對水中Stokes信號(hào)光的布里淵放大進(jìn)行了研究。文中首先推導(dǎo)出頻率失諧布里淵放大的耦合波方程組，考慮放大器內(nèi)分布式噪聲和信號(hào)光的競爭，建立了包含分布式噪聲

3、的瞬態(tài)非共線布里淵放大理論模型。通過對時(shí)域頻率失諧布里淵放大的耦合波方程組進(jìn)行傅里葉變換，得到了頻域布里淵放大的理論模型?；诜植际皆肼暺鹪吹腟BS瞬態(tài)耦合波方程，對布里淵放大器的噪聲及SBS閾值特性進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)瞬態(tài)SBS閾值增益隨作用長度和抽運(yùn)光波長的增加而增加的規(guī)律，提出了利用抽運(yùn)光透射能量的限幅特性測量SBS閾值的新方法，為設(shè)計(jì)放大器最佳工作條件提供了依據(jù)。利用包含分布式噪聲的瞬態(tài)布里淵放大理論模型數(shù)值模擬了放大器的信噪比

4、、靈敏度及信號(hào)放大率等性能隨各種物理參數(shù)(包括信號(hào)光強(qiáng)度、延遲時(shí)間、指數(shù)增益及介質(zhì)參數(shù))的變化規(guī)律，獲得了優(yōu)化性能參數(shù)的條件，并在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了驗(yàn)證。為了消除ABS噪聲，進(jìn)一步提高放大器的信號(hào)放大率、信噪比等性能，提出雙級(jí)非共線布里淵放大的實(shí)驗(yàn)方案，從理論及實(shí)驗(yàn)上證明了其可行性，給出了實(shí)現(xiàn)高性能放大的設(shè)計(jì)原則。合理選擇抽運(yùn)光和信號(hào)光的交叉角、介質(zhì)池長、抽運(yùn)光能量以及各光束口徑的大小，并結(jié)合優(yōu)化性能參數(shù)的條件可有效提高放大器的性能。實(shí)驗(yàn)中以