基于微擾理論對光譜燒孔特性的研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著人們對光譜燒孔理論分析的深入了解，光譜燒孔技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成熟，尤其在雷達(dá)信號處理與超寬帶射頻信號譜分析中，傳統(tǒng)電學(xué)處理方法無法滿足在毫秒量級內(nèi)處理高達(dá)幾GHz的射頻信號，而光譜燒孔技術(shù)利用燒孔晶體所具有的高達(dá)幾十GHz的非均勻展寬線寬和幾百KHz的均勻展寬線寬等特性，可以克服傳統(tǒng)電學(xué)處理方法中的不足，從而光譜燒孔成為目前研究的熱點問題之一。
　　本文研究了Tm3+∶YAG晶體的光譜燒孔特性及其應(yīng)用，從理論上對光譜燒孔、光子回

2、波現(xiàn)象的形成以及兩者之間的聯(lián)系進(jìn)行了分析，并從實驗上對光譜燒孔的特性進(jìn)行了研究。首先回顧了光譜燒孔和光子回波技術(shù)的發(fā)展歷程和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，基于密度矩陣推導(dǎo)了光學(xué)Bloch方程，基于Maxwell-Bloch方程分析了光譜燒孔的形成;引入了微擾理論，建立了基于微擾理論的光譜燒孔模型，實驗研究了讀激光啁啾速率對光譜燒孔特性的影響;提出了一種高帶寬且高時寬帶寬積周期脈沖序列信號產(chǎn)生的方法。主要研究內(nèi)容包括:
　　1.基于微擾理論建立了

3、Tm3+∶YAG晶體光譜燒孔形成的理論模型。將光譜燒孔效應(yīng)與三脈沖受激光子回波建立了聯(lián)系，理論分析表明光譜燒孔也可解釋為光子回波的零級衍射波。首先闡述了時域光子回波的形成，在此基礎(chǔ)上從頻域推導(dǎo)出光脈沖與光譜燒孔晶體相互作用的一般模型，仿真分析了光脈沖時間間隔對晶體非均勻展寬譜的影響，當(dāng)光脈沖時間間隔為零時，光子回波的零級衍射波即為光譜燒孔。
　　2.基于微擾理論模型對Tm3+∶YAG晶體光譜燒孔特性進(jìn)行研究。分析了讀激光啁啾率對光

4、譜燒孔孔寬的影響，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)讀激光啁啾率大于晶體材料均勻展寬線寬平方時讀出的燒孔會產(chǎn)生嚴(yán)重失真，仿真結(jié)果與基于Maxwell-Bloch模型所得出的結(jié)論是一致的，并得到了實驗驗證。
　　3.提出了一種光學(xué)寬帶寬、高時間帶寬積任意波形信號產(chǎn)生的方法?；谖_理論分析了基于光子回波的脈沖壓縮過程。仿真實驗得到了時間寬度為68ps壓縮脈沖信號，其頻譜帶寬為15GHz，并由這些時域的壓縮脈沖組成了時間帶寬積高達(dá)15000的周期脈沖序列信號。