基于微擾理論對光譜燒孔特性的研究及應用.pdf

1、隨著人們對光譜燒孔理論分析的深入了解，光譜燒孔技術的應用也逐漸成熟，尤其在雷達信號處理與超寬帶射頻信號譜分析中，傳統電學處理方法無法滿足在毫秒量級內處理高達幾GHz的射頻信號，而光譜燒孔技術利用燒孔晶體所具有的高達幾十GHz的非均勻展寬線寬和幾百KHz的均勻展寬線寬等特性，可以克服傳統電學處理方法中的不足，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用，從理論上對光譜燒孔、光子回

2、波現象的形成以及兩者之間的聯系進行了分析，并從實驗上對光譜燒孔的特性進行了研究。首先回顧了光譜燒孔和光子回波技術的發(fā)展歷程和國內外研究現狀，基于密度矩陣推導了光學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生的方法。主要研究內容包括:
　　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。將光譜燒孔效應與三脈沖受激光子回波建立了聯系，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，在此基礎上從頻域推導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)現了當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生嚴重失真，仿真結果與基于Maxwell-Bloch模型所得出的結論是一致的，并得到了實驗驗證。
　　3.提出了一種光學寬帶寬、高時間帶寬積任意波形信號產生的方法?；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15000的周期脈沖序列信號。