基于全光量化的光譜壓縮方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理由于其自身的諸多優(yōu)勢(shì),存在于我們生活的方方面面。在通信和軍事上,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)徹底改變了舊時(shí)代的通信和雷達(dá)系統(tǒng),使其高度數(shù)字化,大幅度提高了信號(hào)傳輸和處理能力。隨著人們對(duì)數(shù)字信號(hào)處理提出更高的期望,也對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的工作帶寬和采樣速率有了更高的要求。而傳統(tǒng)的電子ADC由于其“電子瓶頸”的限制,無(wú)法滿足高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求,因此,光學(xué)ADC作為一種有效突破電子ADC瓶頸的方法,近年來(lái)得

2、到廣泛關(guān)注。
　　本文重點(diǎn)是基于孤子自頻移效應(yīng)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(jié)構(gòu)的光譜壓縮方法,以提高全光量化精度,并通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此方法的可行性。論文主要內(nèi)容如下:
　　1.系統(tǒng)介紹了光學(xué) ADC的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用,對(duì)孤子自頻移的的發(fā)現(xiàn)以及在全光量化中的發(fā)展做出了概述。
　　2.通過(guò)麥克斯韋方程組推導(dǎo)并研究了適用于光脈沖在光纖中傳輸?shù)膹V義非線性薛定諤方程,并探究了求解廣

3、義非線性薛定諤方程的數(shù)值方法——分步傅里葉法。介紹了脈沖在光纖中傳輸時(shí)所產(chǎn)生的一些非線性效應(yīng),并著重分析了孤子自頻移的產(chǎn)生機(jī)理以及頻移量的影響因素。
　　3.根據(jù)NOLM的基本原理,提出了基于NOLM的光譜壓縮方法,并且從數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了研究。數(shù)值仿真的結(jié)果表明:NOLM能夠?qū)o(wú)啁啾雙曲正割脈沖進(jìn)行光譜壓縮,通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)減小壓縮后的光譜邊帶(或基座),以此結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)300fs的無(wú)啁啾雙曲正割脈沖壓縮,得到邊帶能量比為9.

4、39％和譜寬為1.6nm的仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中,對(duì)NPR被動(dòng)鎖模光纖激光器產(chǎn)生的亞皮秒脈沖進(jìn)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(duì)色散漸增光纖(DIF)和反常色散高非線性光纖(HNLF)串聯(lián)NOLM的二級(jí)光譜壓縮進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。仿真結(jié)果表明,將NOLM連接于不同類型DIF之后,在孤子數(shù)N分別為0.5、1、1.4時(shí),最大可以得到10.93的壓縮比;將NOLM連接于反常色散高非線