高放大率低噪聲布里淵放大技術及光譜特性研究.pdf

1、國內圖書分類號：O437.2學校代碼：10213國際圖書分類號：535密級：公開工學博士學位論文工學博士學位論文高放大率低噪聲布里淵放大技術及光譜特性研究博士研究生：高瑋導師：呂志偉教授副導師何偉明教授申請學位：工學博士學科：物理電子學所在單位：航天學院答辯日期：2009年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學摘要I摘要針對諸如激光對潛通信、白天工作的激光雷達等具有強背景的微弱激光信號探測技術難題，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、提高通信信號信噪比的新思路?；谶@一應用背景，本文對微弱光信號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光譜特征等關鍵問題進行了系統(tǒng)的理論和實驗研究，提出了一種低噪聲、高放大率雙級非共線布里淵放大的新方案，并結合實際應用，對水中Stokes信號光的布里淵放大進行了研究。文中首先推導出頻率失諧布里淵放大的耦合波方程組，考慮放大器內分布式噪聲和信號光的競爭，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。通過對時域頻率失諧布里淵放大的耦合波方程組進行傅里葉變換，得到了頻域布里淵放大的理論模型。基于分布式噪聲起源的SBS瞬態(tài)耦合波方程，對布里淵放大器的噪聲及SBS閾值特性進行了研究。發(fā)現(xiàn)了準瞬態(tài)SBS閾值增益隨作用長度和抽運光波長的增加而增加的規(guī)律，提出了利用抽運光透射能量的限幅特性測量SBS閾值的新方法，為設計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、、靈敏度及信號放大率等性能隨各種物理參數(shù)(包括信號光強度、延遲時間、指數(shù)增益及介質參數(shù))的變化規(guī)律，獲得了優(yōu)化性能參數(shù)的條件，并在實驗上進行了驗證。為了消除ABS噪聲，進一步提高放大器的信號放大率、信噪比等性能，提出雙級非共線布里淵放大的實驗方案，從理論及實驗上證明了其可行性，給出了實現(xiàn)高性能放大的設計原則。合理選擇抽運光和信號光的交叉角、介質池長、抽運光能量以及各光束口徑的大小，并結合優(yōu)化性能參數(shù)的條件可有效提高放大器的性能。實驗中以