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多波混频及其应用的研究

作　者: 宁继平
导　师: 姚建铨
学　校: 天津大学
专　业: 光学仪器
关键词: 信号波空间电荷场光脉冲反射率光折变材料四波混频光纤色散补偿光纤晶体脉冲展宽
分类号: TN818
类　型: 博士论文
年　份: 1989年
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内容摘要

本论文分两部分：第一部分是相位共轭技术在补偿光纤中脉冲展宽的应用研究。从建立补偿光纤色散的物理模型着手详细分析了补偿的条件。从理论和实验上研究了光脉冲在单模、多模光纤中传播的展宽情况，提出了在光纤最低损耗波长1.55μm处利用相位共轭补偿光纤色散的理论。详细分析了瞬态相位共轭理论及利用光纤中输出的脉冲做为信号波的瞬态相位共轭的时域特性。利用BDN染料进行了简并四波混频的实验研究，找到了染料浓度、介质长度、泵浦强度、泵信比、泵浦波与信号波之间的夹角、泵浦波信号波的脉宽是影响共轭波时域及反射率的因素。利用短距离的阶跃式多模光纤进行了四波混频实验研究，在同一根光纤中同时传输信号波和共轭波获得首次成功，并对实验中产生的误差进行了详细的讨论。第二部分是利用光折变材料进行多波混频的研究。从分析光折变材料的电荷传输过程入手，提出了漂移、扩散、光致电压三种过程在不同的材料及电荷传输的不同阶段起的作用不同的理论。详细分析了两波混频中光的放大特性、四波混频中共轭波的空域特性和反射率、及材料的响应速度等。在BSO晶体中进行了光电导特性、光调制器、两波耦合及在LiNbO₃：Fe晶体中两波耦合、四波混频的实验研究，找到了影响光放大及共轭波的光束质量和反射率的因素。

全文目录

研究工作综述  8-10
引言：相位共轭技术的发展  10-12
第一篇饱和吸收介质中的四波混频相位共轭及其在补偿光纤中脉冲展宽的应用研究  12-68
  第一章四波混频相位共轭理论  13-22
    §1—1 四波混频相位共轭理论  13-18
      1．小信号近似时方程的解  14-16
      2．大信号情况下方程的数值解  16-18
    §1—2 相位共轭实时全息  18-20
    §1—3 非线性相位共轭介质  20-22
  第二章光脉冲在光纤中的传播  22-40
    §2—1 光纤的种类和模式  22-24
    §2—2 光纤色散理论  24-28
      一、光纤的色散类型  24-27
      二、光纤的损耗  27-28
    §2—3 光脉冲在光纤中的传播畸变  28-34
      一、光脉冲在单模光纤中的传播  28-33
      二、光脉冲在多模光纤中的传播  33-34
    §2—4 光脉冲在多模光纤中展宽的实验研究  34-40
      一、光脉冲在光纤中传播的几何光学理论  34-35
      二、光脉冲在光纤中脉冲加宽的实验观察  35-40
  第三章瞬态四波混频相位共轭  40-57
    §3—1 连续泵浦瞬态共轭器  40-44
      1．共轭器的频谱特性  40-43
      2．共轭器的瞬态特性  43-44
    §3—2 瞬态简并四波混频  44-46
      1．介质的驰豫效应对共轭波的影响  44-45
      2．光栅的非线性衍射  45-46
    §3—3 饱和吸收介质BDN染料中的简并四波混频  46-49
      1．BDN分子的能级结构  46
      2．光栅形成动力过程  46-48
      3．吸收介质中的简并四波混频  48
      4．影响共轭波反射率及脉冲波形、脉宽的因素  48-49
    §3—4 BDN染料瞬态相位共轭的实验研究  49-57
      一、实验装置和结果  50-54
      二、讨论  54-57
  第四章相位共轭在补偿光纤中脉冲展宽的应用研究  57-68
    §4—1 补偿光纤色散效应的方法  57-58
      一、零色散光波长法  57
      二、孤子脉冲法  57-58
      三、相位共轭法  58
    §4—2 相位共轭补偿光纤色散理论  58-63
      一、展宽脉冲经过共轭器产生共轭波的特性  59-61
      二、共轭波在光纤中的传播  61-63
    §4—3 相位共轭补偿光纤色散的实验研究  63-65
      一、实验装置  63
      二、实验结果-  63-65
    §4—4 相位共轭补偿光纤色散的实验误差分析  65-68
      一、光脉冲在光纤中的传播  65
      二、瞬态相位共轭器  65-66
      三、信号波的功率  66
      四、光纤的耦合  66-67
      五、波长的选择  67-68
第二篇光折变材料LiNbO_3：Fe、BSO晶体多波混频的研究  68-125
  第一章光折变材料中的电荷传输理论  69-88
    §1—1 带电载流子的起源  69-71
    §1—2 带电载流子的迁移和空间电荷场的形成  71-74
      一、带电载流子的迁移类型和迁移方程  71-73
      二、空间电荷场  73-74
    §1—3 BSO晶体的电荷迁移过程  74-84
      1．光束均匀照射晶体  76-78
      2．光束非均匀照射晶体  78-84
    §1—4 LiNbO_3：Fe晶体的电荷迁移过程  84-88
      一、短时间近似  85-86
      二、稳态近似  86-88
  第二章两波耦合理论与实验研究  88-114
    §2—1 两波耦合理论  88-94
    §2—2 LiNbO_3：Fe晶体两波耦合的实验研究  94-102
      一、测量衍射效率  94-96
      二、两波耦合的实验研究  96-98
      三、双光束在LN晶体中干涉的动力过程  98-102
    §2—3 BSO晶体两波耦合的实验研究  102-107
      一、利用530nm波长的光进行两波耦合研究  102-103
      二、利用633nm波长的光进行两波耦合研究  103-104
      三、双光束在BSO晶体中干涉的动力过程  104-107
    §2—4 光致折变增益振荡器理论  107-114
      一、振荡器理论  107-110
      二、振荡器的应用  110-111
      三、光致折变增益振荡器的实验研究  111-114
  第三章光折变材料的四波混频相位共轭  114-125
    §3—1 光致折变材料中的四波混频相位共轭理论  114-119
    §3—2 在LiNbO_3：Fe四波混频相位共轭的实验研究  119-125
      一、实验装置和结果  119-121
      二、影响相位共轭波光束质量的因素  121-125
已经发表和即将发表的论文  125-126
参考文献  126-128

多波混频及其应用的研究

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