一、色散和非线性效应的数值研究（论文文献综述）
覃禹让[1]（2021）在《高速光WDM系统中的非线性效应及其补偿》文中研究表明随着互联网和新兴产业的喷涌而出,通信网络逐渐进入到了流量大爆炸的时代,大数据、云计算、在线教育、网络直播等各种各样的互联网应用对网络带宽的需求在快速增长。数据传输方面对传输速率、传输距离、传输带宽展现了更高的需求,在高速传输的条件下,不可避免地将受到更严重地非线性效应的影响,如何更高效地完成对传输损伤的补偿显得尤为重要。而波分复用系统（WDM）是应用最广泛的传输系统之一,其能够提高信道容量和带宽的特性,也恰恰满足了新一代光通信数据传输需求。本论文重点研究了相干光WDM系统中非线性效应的估计模型、用于非线性补偿的数字反向传输算法和能够提高信道容量和频谱效率的概率整形技术。提出了一种简化的非线性效应估计模型、改良的自适应数字反向传输算法和概率整形与反向传输算法的融合方案。论文的主要工作内容和创新点如下:（1）研究了相干光WDM系统的概念和理论模型,重点研究了相干光WDM系统中的非线性效应,提出了相干光WDM系统的简化噪声估计模型,该方案创新点为大大简化了非线性噪声的计算复杂度,仿真研究了常规光WDM系统与弹性光WDM两种系统中噪声的估计效果,研究结果表明该简化噪声模型在简化了复杂度的同时也很好地对系统中的噪声进行估计。（2）研究了用于非线性损伤补偿的数字反向传输算法,提出了基于二分的自适应数字反向传输搜索方案,该方案的创新点是在未知传输链路参数的情况下,能够通过二分搜索的方式计算出最佳的非线性参数,并大大减少补偿的计算复杂度。仿真对传统DBP算法与所提出的算法进行了对比分析,研究结果表明,所提出的算法可在未知传输链路参数的情况下对传输损伤进行补偿,相对于传统方式有良好的补偿效果,计算复杂度大大降低。（3）研究了概率整形的基本原理,提出了一种基于概率整形和数字反向传输算法的联合补偿方案,该方案创新点在于通过两者的融合补偿,能够在提高传输的信道容量的同时也具有良好的补偿效果。仿真研究了联合补偿方案的传输性能及其影响因子,研究结果表明,在选取合适的参数条件下,该补偿方案能够在接近传输的互信息极限的条件下,同时有着良好的传输性能。
梁科[2]（2021）在《基于非线性放大环形镜的高重频短脉冲混合锁模激光器研究》文中研究指明光纤激光器与固体激光器相比,具有结构紧凑、散热性能好、制作成本低和稳定性高等优点;利用锁模技术可以产生高重复频率的超短光脉冲,被广泛应用于非线性光学成像、微细材料加工、光频梳和光通信等领域。其中主动锁模光纤激光器面临输出脉冲宽,稳定性不够好等问题,而被动锁模光纤激光器却无法实现高重复频率的脉冲输出。因此,一种主动锁模与被动锁模相结合的混合锁模光纤激光器成为国内外研究的热点。本论文以产生高重频短脉冲为目标,探索提高主动锁模光纤激光器稳定性和压缩输出脉冲宽度,在此基础上研究并实现基于非线性放大环形镜的混合锁模光纤激光器。论文主要工作及成果如下:1.超模噪声是主动锁模光纤激光器最主要的噪声,论文基于全保偏的自再生锁模光纤激光器,在不采用其他稳定技术的条件下,实现主动锁模激光器超模噪声的抑制,得到重复频率为10GHz的稳定脉冲输出,激光器噪声抑制比大于70dB。2.研究了非线性放大环形镜作为可饱和吸收体的原理,并应用于主动锁模光纤激光器的脉冲压缩。在此基础上,论文提出并实现了基于非线性放大环形镜的混合锁模光纤激光器,得到重复频率为10GHz,脉冲宽度为1.9ps的脉冲输出,并且该激光器具有全保偏、可自启动的功能。
于超[3]（2021）在《全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制》文中研究指明正交频分复用系统（OFDM）因其子载波在频域可以相互交叠使其具有较高的频谱利用率,满足目前在有限带宽内实现高传输速率等需求。应用于各种场景中的OFDM技术在2010年后一直是无线通信与光通信的研究热点,其中全光OFDM系统是一种不需要高带宽数模转换器就可以产生频谱利用率极高且占据整个C波段的超信道传输系统,已成为光通信领域的研究热点之一。目前全光OFDM系统因两大主要问题限制其应用于商业光网络中,其一为重叠的子载波在使系统具有极高的频谱利用率的同时,也因为子载波频域间隔较小导致系统抗光学传输损伤能力尤其是抗色散与非线性效应的能力较低;其二是为了进行色散补偿以及降低非线性效应对全光OFDM系统的影响,全光OFDM系统中使用了较多的数字信号处理芯片导致系统成本与复杂度较高。因此如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤的能力以及降低系统的复杂度和传输成本成为了目前关于全光OFDM系统的研究热点。本文针对如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤能力、如何降低系统成本这两个问题,重点研究了色散、自相位调制、交叉相位调制和四波混频效应等光学传输损伤对全光OFDM系统传输质量的影响,提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案以及一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方案。这两种方案可以提高全光OFDM系统对色散以及非线性效应的鲁棒性,可以在某些应用场景中减少高速率数字信号处理芯片的使用,降低系统成本以及复杂度。本文的主要工作与创新点如下:1.建立了更加完善的全光OFDM系统传输模型,首次分析了走离、色散与非线性共同作用下光学传输损伤对系统传输质量的影响。在研究传统的光OFDM系统非线性传输模型的基础之上,提出了针对全光OFDM系统子载波间走离效应明显存在的情况下的非线性分析模型。使用改进过的迭代对称分步傅里叶法求解全光OFDM信号在光纤中传输时的非线性薛定谔方程。对子载波走离效应明显时,色散、非线性效应对系统造成的光学传输损伤进行了数值分析。仿真结果表明,色散是影响全光OFDM系统传输质量的主要因素,除色散外四波混频效应极大的限制了系统的传输性能。另外还对比了插入光循环前缀（CP）的全光OFDM系统与插入光保护间隔（GI）的全光OFDM系统的性能。通过仿真找到了系统在插入光CP或光GI之后,接收端sinc型滤波器的最佳接收带宽以及最佳采样点。仿真结果表明插入光CP与光GI都可以在一定程度上提高系统的传输质量,光CP对系统传输质量的提升较大。2.提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方法。在研究色散对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了通过修改控制子载波生成的滤波器的滤波函数从而提高全光OFDM系统抗色散的能力的方法。该方法通过使用高斯型滤波器取代sinc型滤波器并对子载波进行频域稀疏化,使受到色散影响后的系统整体误码率明显降低。仿真结果表明具有32个子载波、调制格式为QPSK的全光OFDM系统,在使用sinc型滤波器时经过60km传输之后误码率为8.545×10-2,将sinc型滤波器替换为高斯滤波器将子载波间距增大1.5倍之后,误码率为1.596×10-3。3.提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。在研究四波混频效应对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。该方法通过插入一定大小的光GI并将子载波进行分组与时延从而降低一部分四波混频效应产物的强度,同时将另外一部分四波混频效应产物作用于光GI之内,使之对每个符号周期内含有光信号的部分产生较小的影响。仿真验证了该方案能够降低四波混频效应对系统的影响,尤其是插入大小为0.33的光GI、相邻的两个子载波的时延差为三分之一个符号周期的全光OFDM系统,其误码率接近在仿真中不考虑四波混频效应的常规的全光OFDM系统的误码率,该方法很好的提高了全光OFDM系统对四波混频效应的鲁棒性,能更好的应对未来光网络中在有限的带宽内传输更大容量信息的需求。
刘欣雨[4]（2021）在《基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究》文中研究说明云计算、人工智能、移动互联网等新兴技术的不断突破和发展,推动现代社会迈入了“万物互联”的“大数据时代”。超大数据存储、传送、共享等业务的需求日益增强,进一步推动了网络流量的爆炸性增长。因此,现代通信网络需要更高的传输速率、更大的传输容量以及更好的传输质量来保障日益增长的网络流量需求。以光纤作为传输媒介的光纤通信系统具有衰减小、抗干扰能力强、传输容量大等优点,经过几十年来研究学者们的不断探索与突破,光纤通信系统已经发展成为实现全球互联互通的基石和现代通信网络的支柱。结合了高阶调制格式、相干检测技术以及数字信号处理技术的相干光纤通信技术可以实现高频谱效率、长距离、大容量的信号传输,是应对现代通信网络流量危机的重要技术。然而,在目前的高速相干光通信系统中,非线性损伤是限制高阶调制格式光信号大容量长距离传输的最重要因素。因此,对基于高阶调制格式的相干光通信系统的非线性均衡技术进行探索和研究具有重要的意义。本论文以单载波偏振复用相干光通信系统为研究背景,重点研究适用于高阶调制格式信号的非线性均衡技术,改善信号质量,实现系统传输性能的提升。具体的研究内容包括:具有非线性容忍度的判决算法、基于神经网络的非线性均衡方案、基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案。论文的创新点和主要研究成果如下:1.基于高斯混合聚类的M-QAM调制格式信号非线性判决算法针对传统的基于最大似然估计（MLE）的判决算法不能很好的对非线性失真信号进行有效的判决这一问题,将机器学习中的高斯混合（MoG）聚类算法引入到相干光通信系统数字信号处理的判决模块中,提出了基于高斯混合聚类的M-QAM调制格式信号非线性判决算法。同时,基于高斯混合聚类的优点,本文对直接判决-最小均方（DD-LMS）算法进行了优化和改进,在判决模块中将高斯混合聚类计算得到的均值向量代替标准星座点。经过单载波偏振复用16-QAM相干光通信系统实验验证,相比于传统的基于MLE的判决算法,基于高斯混合聚类的非线性判决算法对非线性损伤敏感度低,能够灵活地根据接收到的数据点的分布进行非线性判决区域划分,实现更准确的信号判决,提高相干光通信系统的非线性容限,提升系统的性能。2.基于特征工程-深度神经网络的非线性均衡方案在相干光通信系统中基于神经网络的非线性均衡技术的基础上,针对由于输入数据特征不丰富,导致神经网络非线性均衡性能受限的问题,提出了基于特征工程-深度神经网络的非线性均衡方案。该方案对接收到的方形M-QAM信号数据进行特征工程处理,丰富数据特征信息,以及在深度神经网络的训练阶段引入加权损失训练机制。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,所提出的特征工程方案和引入的加权损失训练机制可以有效地提升深度神经网络的收敛速度和非线性均衡性能,在发射光功率为0 dBm时,可以实现1.07 dB的Q因子提升量。3.基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案针对相干光通信系统中,非线性效应与色散造成脉冲展宽从而引入符号间干扰的问题,提出了基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案,对接收到的高阶调制格式信号数据进行序列化处理。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,在发射光功率为-3 dBm至3 dBm范围内,提出的非线性均衡方案实现了信号的Q因子超过8.53 dB硬判决前向纠错门限（对应于3.8×10-3的误码率）,最佳发射光功率提升了 2 dB。4.基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案在基于循环神经网络的非线性均衡方案的研究基础上,提出了基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,在发射光功率为-3 dBm至3 dBm范围内,提出的非线性均衡方案实现了信号的Q因子超过9.8dB前向纠错门限（对应于1.0×10-3的误码率）,最佳发射光功率由-1 dBm提升至1 dBm,提升了 2 dB。5.基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案在相干光通信系统中基于微扰理论的非线性均衡技术的研究基础上,提出了基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案。不依赖于传输信道的精确参数信息,仅根据接收到的信号序列,使用信道内四波混频和信道内交叉相位调制三重积项作为输入特征,通过回归模型预测出信号在传输过程中受到的非线性损伤,在接收到的符号数据中减去预测的非线性损伤,实现信号的非线性均衡。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,基于支持向量回归模型的非线性均衡方案实现了当信号发射光功率为1 dBm时误码率低于1.0×10-3,最佳发射光功率提升了 2 dB。
陈茜[5]（2021）在《相干光通信系统中非线性损伤补偿研究》文中研究说明随着当代社会网络的不断发展,物联网、虚拟现实技术（Virtual Reality,VR）、云计算等先进技术的不断兴起,人们开始对通信的传输速率、传输容量等方面有了越来越高的需求,这也促使了各类光纤通信相关技术的出现与发展。目前,光纤通信正在往大传输容量、高速率、更低时延的方向发展。由于相干光通信领域研究的不断深入,数字信号处理（Digital Signal Process,DSP）的硬件运算速度不断提高,在发送端采用多种调制编码格式、在接收端采用相干检测技术和DSP相结合的相干光通信系统已经发展为高速大容量光通信领域的关键技术之一。在高速大容量相干通信系统中,光纤信道内的非线性效应严重影响了信号的传输性能,被认为是目前限制光纤传输的主要原因之一。为了提升相干光通信系统的传输性能,研究如何补偿信道内的非线性损伤成为了国内外研究热点。本论文研究了数字信号处理模块中的非线性损伤补偿技术。在此基础上,重点研究了基于数字信号处理的非线性损伤补偿方案、基于数字信号预处理的非线性损伤补偿方案以及基于傅里叶变换的非线性损伤补偿方案,本论文的主要工作内容和创新点如下:（1）提出了一种基于带动量的自适应梯度下降算法的数字反向传播方案,该方案在梯度下降算法中引入自适应步长、动量参量,在不降低搜索精度的前提下提高搜索算法的迭代速度。针对单载波64QAM相干光通信系统,仿真验证该方案的可行性,研究结果表明,该方案与传统的梯度下降算法相比,在收敛速度方面获得明显的收益,整个DSP的运算量降低。（2）提出了一种基于发送端自适应数字反向传播算法的非线性补偿方案,该方案在数字信号预处理模块中引入自适应非线性预补偿模块,该方案在优化通信系统性能的同时提高了算法的灵活性。针对单载波16QAM相干光通信系统,仿真验证该方案的可行性,并对该方案进行性能仿真研究。研究结果表明,该方案可以有效地对非线性损伤进行抑制,与色散预补偿算法相比,提高了通信系统的传输性能。（3）提出了一种基于自适应对数步长的非线性补偿方案,该方案采用带动量的自适应梯度下降算法对最佳补偿因子进行搜索获取,在优化通信系统性能的同时提高了算法的灵活性。针对QPSK相干光通信系统,仿真验证该方案的可行性,并对该方案进行性能仿真研究。研究结果表明,该方案可以有效地对非线性损伤进行抑制,且与传统的DBP算法进行仿真比较,其非线性损伤补偿效果更好,系统信号传输性能更优。
李洪伟[6]（2021）在《基于全正常色散高双折射光纤产生超连续光谱的数值研究》文中研究指明由于超连续光谱具有宽频谱和高相干性等特点,在光通信系统、光谱学、国防安全以及生物医学等领域有着广泛应用。本论文提出了三种正常色散高非线性保偏光纤结构,并数值仿真和分析了保偏光纤中两个正交偏振基模的超连续光谱的产生,主要工作内容如下:（1）介绍了脉冲在光纤中传输的理论模型,包括光纤的群速度色散、非线性参数、损耗、双折射的定义和计算公式。然后,阐述了广义非线性薛定谔方程及其数值求解方法。（2）提出了一种基于高非线性液体材料CS2的保偏单模光纤。通过适当选择光纤参数,在包层中具有两个空气孔的CS2液芯石英光纤可以为两个正交偏振基模提供高非线性、高双折射、低损耗和全正常群速度色散曲线。然后,研究了输入脉冲的峰值功率、脉冲宽度和偏振角度对超连续光谱产生的影响。数值结果表明,当峰值功率为25 k W,中心波长为1920 nm,脉冲宽度为0.1 ps的泵浦脉冲耦合到0.1 m光纤中并沿慢轴或快轴线性偏振时,输出光谱可以始终保持沿两个主轴方向的线性偏振状态,并在-20 d B水平下光谱强度处覆盖一个倍频程,波长范围为1000–2500 nm。此外,由非线性耦合作用引起的从快轴到慢轴的脉冲能量转移可导致线性偏振的退化,即使输入脉冲的偏振角度偏离快轴仅2°。（3）提出了两种基于掺锗石英的保偏单模光纤。第一种结构是包层中引入两个对称空气孔的高掺锗纤芯石英光纤,两个正交偏振基模具有高非线性、高双折射、低损耗以及全正常群速度色散曲线。两个偏振基模的非线性参数在1920 nm处约为0.01 W-1/m,双折射在10-4以上。由数值仿真结果可知,当峰值功率为150 k W,中心波长为1920 nm,脉冲宽度为0.1 ps的泵浦脉冲耦合到0.5 m的光纤中并沿慢轴或快轴偏振时,输出光谱在-20 d B处的波长范围为900–2500 nm。同时,输出脉冲在整个波长范围内具有极好的相干性。第二种光纤结构是通过在高掺锗纤芯中引入椭圆空气孔来为两个正交的偏振基模提供高双折射。通过对光纤结构参数进行优化,在1000–3000 nm的波长范围内得到了低且平坦的群速度色散曲线,1920 nm处的非线性参数高达0.01 W-1/m,双折射达到了10-3量级。数值结果表明,当沿着主轴方向线偏振的超短脉冲耦合到保偏光纤中时,可以产生线偏振高相干性的超连续光谱。
马天舒[7]（2021）在《2微米波段宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤的设计及光频梳研究》文中进行了进一步梳理中红外光频梳在医疗呼吸分析、气体检测、光谱学、微波产生和光通信等多个领域都具有重要应用。光谱带宽和平坦性是光频梳的核心技术指标。在目前光频梳研制技术中,以光纤中的级联四波混频效应为基础的非线性光学过程是获得宽带光频梳的有效途径。受限于基质材料透过窗口,传统石英光纤不适用于研制中红外光频梳。与石英光纤相比,氟碲酸盐玻璃光纤具有较宽的光学透过窗口和较高的非线性系数,是一种潜在的中红外光纤光频梳介质材料。在本论文工作之前,我们研究组设计了一种色散平坦氟碲酸盐玻璃光纤,但是其色散平坦光谱范围较窄,难以实现宽波段、光谱平坦的光频梳。针对上述问题,作者在攻读硕士期间围绕2微米波段宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤的设计及其在中红外光频梳产生方面的应用开展研究工作,取得主要创新成果如下:（1）设计了一种全固态结构近零超平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤,其色散值位于0±1 ps/nm/km之间的波长范围覆盖1884～2747 nm。具体选择70Te O2-20Ba F2-10Y2O3（TBY）作为光纤的纤芯材料,33Al F3-9Ba F2-17Ca F2-12YF3-8Sr F2-11Mg F2-15Te O2（ABCYSMT）作为光纤的包层材料,引入两层与纤芯材料相同的环状层结构,通过优化纤芯及环状层的尺寸,设计出具有三个零色散点（分别位于1958 nm、2249 nm和2587 nm波长处）的氟碲酸盐玻璃光纤,在1884～2747 nm波长范围内,光纤色散值位于0±1 ps/nm/km之间,其非线性系数为306/W/km。（2）利用上述光纤作为非线性介质,实现了光谱范围覆盖1400～4500 nm波段的宽带中红外光频梳。具体选用中心波长为1990 nm、重频为45 GHz、平均功率为3 W、脉宽为780 fs的超短脉冲作为泵浦光,通过数值求解非线性薛定谔方程,研究了氟碲酸盐玻璃光纤的色散及长度等参数对产生光频梳光谱的影响。当光纤长度为4 m时,获得了输出光谱覆盖1400～4500 nm波段的光频梳,其20 d B光谱范围覆盖1833～2276 nm。此外,我们还研究了泵浦光重频变化对光频梳性能参数的影响。上述研究结果表明,该2微米波段宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤可用于研制宽带中红外光频梳。
赖锦涛[8]（2021）在《非线性波导中光频梳产生的研究》文中研究指明光频梳是频域内几十条甚至几百万条的梳状谱结构,其凭借优异的稳定性和幅值强度,自出现以来,便引起了广泛的关注,在天文学、生物医学、通信等领域都具有重要的应用。光频梳的产生方案主要有以下几种:利用电光调制器产生,利用微腔结构产生,利用高非线性光纤产生,及利用非线性波导结构产生。其中利用非线性波导产生光频梳的方案更符合当下信息智能时代对器件小型化和集成化的要求。该方案是以利用非线性波导获得高相干、倍频程的超连续谱为基础的,因此需要首先研究非线性波导中超连续谱的产生。本文提出了两种基于不同非线性材料的新型波导结构,通过色散调控使其都具有低且平坦的色散特性,这更有利于高相干性、倍频程超连续谱的产生。深入研究了各种因素对超连续谱产生及其相干性的影响,针对所设计的两种波导,分别提出了可靠的高相干、倍频程的中红外超连续谱产生方案,并基于所获得的超连续谱,产生了高质量的光频梳。本文的研究工作及创新成果总结如下:1.以锗作为导波材料,设计了一种T型的波导结构,通过色散调控,得到了色散值低且平坦的全正色散,且在3 μm波长处,其非线性系数高达30.48 W-1·m-1。2.利用所设计的T型锗波导,仿真研究了超连续谱的产生,着重分析了泵浦波长、峰值功率、光脉冲宽度、波导长度及噪声系数对超连续谱产生及相干性的影响。研究结果表明,基于全正色散的T型锗波导,得到了覆盖1.89 μm到9.98 μm的波长范围、超过2.4个倍频程且相干性良好的中红外超连续谱。仿真研究了光频梳的产生,结果表明,基于所获得的超连续谱,在T型锗波导中产生了幅值稳定、间隔相等且达到倍频程的中红外光频梳。3.以铝镓砷作为导波材料,设计了一种反脊型的波导结构,通过色散调控,产生了三个零色散点,分别位于3.74 μm,6.56 μm和8.89 μm波长处,且在3.74 μm到8.89μm的波长范围内,其色散值起伏范围在-8.2 ps/nm/km至14.0 ps/nm/km之内,呈现出色散值低且平坦的色散特性。4.利用所设计的反脊型铝镓砷波导,研究了超连续谱的产生,讨论了泵浦波长、峰值功率、光脉冲宽度及波导长度对超连续谱产生的影响,分析了不同噪声系数对所产生的超连续谱相干性的影响。仿真结果表明:基于该反脊型铝镓砷波导,获得了深入到中红外区域、覆盖2.2 μm至14.5 μm波长范围、超过2.7个倍频程且相干性良好的超连续谱。仿真研究了光频梳的产生,结果表明,基于所获得的超连续谱,在反脊型铝镓砷波导中产生了幅值稳定、间隔相等且达到倍频程的中红外光频梳。本文利用T型锗波导和反脊型铝镓砷波导良好的非线性特性,仿真研究了非线性波导中基于超连续谱的光频梳产生。本文的研究和成果丰富了利用非线性波导产生光频梳的研究及技术。基于超连续谱的光频梳产生对非线性光学、光谱学及计量学等领域的研究和发展具有重要的促进作用。
李国儒[9]（2021）在《基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究》文中研究指明21世纪是一个光的时代,在众多光学领域中,光纤激光技术是发展最为迅速而且也是最有发展前景的技术之一。光纤激光应用领域涵盖了工业加工、医疗、光通信以及国防等众多方面。光纤激光器具有独特的细纤芯和双包层结构,使得谐振腔内部具有强烈的非线性效应,如自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和受激布里渊散射等,这使得脉冲光纤激光器可以作为一种探索不同调制方式产生脉冲及其动力学过程的理想研究平台。光纤激光器在色散和非线性效应的作用下产生了众多有趣的物理现象,如光孤子、束缚态孤子、怪力波和方波脉冲等,研究这些物理现象的形成机制对于深入理解光纤激光器中的超快动力学有着重要意义。2004年研究人员成功地利用机械剥离方法制备出单层石墨烯,自此打开了探索二维材料应用的大门。由于二维材料具有与块状同类物质大不相同的光学、电子和机械特性,引起人们极大的关注,尤其是其低维特性以及独特的非线性光学性能。目前已经被广泛地用于制作高效、紧凑、宽带调谐的光电和光子器件,例如宽带全光调制器、光频率转换和脉冲激光产生等。近年来,一些带隙易于调节的新型二维材料引起了研究人员的极大兴趣,如三元素过渡金属硫化物和过渡金属碳化物。本论文利用新型三元素过渡金属硫化物钼硫硒（MoSSe）和过渡金属碳化物（MXenes）可饱和吸收体,以近红外光纤激光器为载体,研究了不同调制技术下的脉冲输出特性。并且探索了基于不同种类的MXenes可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器,系统地分析了不同饱和参数的饱和吸收体对输出脉冲类型的影响,深入地研究了光孤子、束缚态孤子及谐波锁模和方波脉冲的产生机制,对于进一步拓宽基于二维材料饱和吸收体的光纤激光器应用领域具有非常重要的科学价值。具体内容如下:1、利用机械剥离法制备出MoSSe可饱和吸收体,并将其插入掺铒光纤激光器中实现了稳定的1532.2nm和1532.8 nm双波长被动调Q脉冲输出。当泵浦功率从167 mW增加到350 mW时,重复频率从50 kHz增加到90 kHz,脉冲宽度从2.81 μs减少到1.78 μs。最大单脉冲能量为257 nJ,峰值功率为145 mW。信噪比为50 dB,表明基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器具有良好的长期稳定性,实验结果显示MoSSe相比于双元素过渡金属硫化物抗损伤阈值较高,可以作为高能量脉冲光纤激光器的潜在候选材料。此外我们将一种新型的声光晶体器件—α-BaTeMo209（α-BTM）应用到掺镱光纤激光器中,实现了重频10-50kHz的调Q脉冲输出,在重频为10kHz,泵浦功率为410mW时获得了最窄为167 ns的脉冲,对应的最大峰值功率为1.66 W,为光纤激光器提供了一种性能优异的声光器件。2、利用机械剥离法制备出V2CTx和Ta2(CTx纳米片,并将纳米片与锥形光纤相结合,使用光沉积法成功制备了 V2CTx和Ta2CTx可饱和吸收体,搭建了 Z扫描系统对V2CTx和Ta2CTx纳米片进行了非线性光学表征,大的非线性系数被证明有利于光与材料的相互作用,并且还利用Ⅰ扫描获得了可饱和吸收体在1.0μm和1.5 μm的饱和参数。将其应用到掺镱和掺铒光纤激光器中,分别实现了耗散孤子和传统孤子锁模脉冲输出。同时分析了 Kelly边带和耗散孤子陡峭沿光谱的形成机制。3、利用磁控溅射沉积法分别制备了 W2C纳米片和基于锥形光纤的W2C可饱和吸收体,利用开孔和闭孔Z扫描技术对其非线性吸收系数和非线性折射率进行了表征,同时搭建Ⅰ扫描系统测量了饱和吸收体在1.0 μm和1.5μm处的参数,W2C可饱和吸收体在1.5 μm处调制深度仅为2.1%。将基于锥形光纤结构的W2C可饱和吸收体应用到较长腔长的掺铒光纤激光器中,成功实现了多孤子脉冲。在泵浦功率增加过程中,孤子脉冲数目由9个增加到最多36个,因为相邻脉冲间隔不固定,实验中实现的是松散型束缚态孤子脉冲,研究表明峰值功率钳制效应在孤子形成过程中起到了主要作用,饱和吸收体大的非线性系数,小的调制深度以及激光器较长的腔长均有利于多孤子脉冲的产生。此外利用Ta2CTx可饱和吸收体在掺铒光纤激光器中实现了最高阶数为6阶的谐波锁模,Ta2(CTx可饱和吸收体在1.5 μm处的调制深度为4.5%,在色散波和增益损耗及恢复的作用下实现了谐波锁模运转。4、利用磁控溅射沉积法分别制备了 Nb2C纳米片和基于锥形光纤的Nb2C可饱和吸收体,搭建了 Z扫描和Ⅰ扫描系统对其非线性光学特性进行了表征,在1.0 μm和1.5 μm波段观察到了反饱和吸收效应,该效应被证明有利于方波脉冲的产生。将饱和吸收体分别插入掺镱和掺铒光纤激光器中实现了方波脉冲输出,脉冲宽度从0.652 ns到1.616 ns和从0.33 ns到2.061 ns可调。此外搭建了非线性偏振旋转和非线性放大环形镜锁模光纤激光器,除了在2.0 μm波段均实现了方波锁模脉冲输出。通过实验对比进一步得出结论,反饱和吸收效应在将双曲正割形脉冲整形为方波脉冲的过程中起着重要作用。在掺铥非线性放大环形镜光纤激光器中实现了 h型脉冲输出,其特性产生机制与方波脉冲相似。
周廉[10]（2021）在《基于铌酸锂晶体差频产生宽带中红外光学频率梳的研究》文中研究指明光学频率梳在时域上是稳定的激光脉冲序列,在频域上表现为一系列等间距的频率谱线。光梳最初是为频率计量而发明的,其宽光谱、高精度、高分辨和快速扫描的特性为激光光谱学提供了全新的测量方法。在分子光谱测量中,宽带的光梳光源可以同时激发多种样品的跃迁,基于双光梳的光谱测量技术可以在极短时间内获取高分辨的精密光谱。大量分子能在中红外波段能发生强烈的特征振动跃迁,因此中红外光谱是一种识别和量化分子的技术手段。中红外光梳在分子光谱测量中不仅具有高精度、高分辨、高速探测的特性,还兼具了高灵敏度的优点,在环境监测,呼吸诊断和工业安全等领域具有重要的研究价值。产生中红外光梳的方法有很多,其中差频的方法可以简化光梳的时频域控制系统,而且输出平均功率相对较高,波长可以覆盖整个中红外波段。本文以实现3～5μm的大气窗口的中红外光学频率梳为目标,围绕基于周期性极化铌酸锂晶体差频产生宽带中红外光梳展开研究,主要工作包括中红外光梳的光源、光谱可调谐的中红外光梳、倍频程宽度的中红外光梳等方面,最终成功研制了光谱可以直接覆盖2.6～5.3μm的宽带中红外光梳系统,并在此基础上成功实现了相干性分析以及气体吸收光谱测量,验证了中红外光梳系统在精密光谱测量应用中的适用性。具体研究内容和创新点如下:1.实现了中红外光学频率梳的种子光源。研究了基于保偏光纤的非线性放大环形镜锁模与非线性偏振演化锁模技术,通过理论分析建立锁模模型,利用数值计算和模拟仿真证明了两种锁模技术形成可饱和吸收的机制,最终验证了五种不同腔形结构实现超短脉冲的可行性,并且选用高稳定、宽光谱的非线性放大环形镜锁模作为中红外光学频率梳的种子源。2.实现了基于光纤激光系统的光谱可调谐中红外光学频率梳。基于近红外锁模光纤光梳,通过啁啾脉冲放大与光谱非线性展宽获得了宽光谱的信号光,利用光学差频技术,在啁啾极化铌酸锂晶体中产生了光谱在3.0～4.4μm区间可调谐的中红外光学频率梳。为了获取更宽调谐范围的中红外光梳,组建了具有高功率、宽光谱特性的自相似放大器,获得了平均功率56.8W,脉冲宽度33fs,峰值功率22.95MW的超短脉冲。采用周期极化铌酸锂作为非线性频率变换晶体,产生了中心波长在3.3～5.2μm可调谐的中红外光学频率梳。3.实现了光谱覆盖范围达到倍频程宽度的中红外光学频率梳。从宽带近红外设计方案出发,优化了系统输出光谱带宽以及晶体结构,通过啁啾极化铌酸锂晶体产生光谱直接覆盖2.6～5.3μm的宽带中红外光学频率梳,并且还验证了系统的相干性和多气体分子并行测量的能力。为了将宽带中红外光学频率梳进一步推向应用,简化系统结构,通过脉冲内自差频的方式在啁啾型周期性极化铌酸锂波导内同样产生了宽带中红外光学频率梳,光谱范围2.5～5.0μm。
二、色散和非线性效应的数值研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、色散和非线性效应的数值研究（论文提纲范文）
（1）高速光WDM系统中的非线性效应及其补偿（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光波分复用系统 |
| 1.2.2 数字反向传输算法 |
| 1.2.3 概率整形技术 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 相干光WDM通信系统 |
| 2.1 相干光通信系统概述 |
| 2.2 相干光系统理论模型 |
| 2.2.1 光发射机 |
| 2.2.2 光纤信道 |
| 2.2.3 光接收机 |
| 2.3 相干光通信系统的DSP算法原理 |
| 2.3.1 频偏估计 |
| 2.3.2 相偏估计 |
| 2.3.3 时钟提取和同步 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 相干光WDM传输系统的非线性效应及噪声估计模型 |
| 3.1 光通信的非线性效应 |
| 3.1.1 受激布里渊散射和受激拉曼散射 |
| 3.1.2 自相位调制和交叉相位调制 |
| 3.1.3 四波混频 |
| 3.2 非线性效应理论推导 |
| 3.2.1 波动方程 |
| 3.2.2 亥姆赫兹方程推导 |
| 3.3 相干光WDM系统中非线性噪声的估计模型 |
| 3.3.1 非线性效应的微扰分析 |
| 3.3.2 非线性效应噪声模型 |
| 3.3.3 相干光WDM系统非线性效应的仿真分析 |
| 3.3.4 非线性噪声的主要成分 |
| 3.3.5 弹性光WDM系统非线性效应的仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 相干光传输系统传输补偿算法 |
| 4.1 非线性薛定谔方程及其分布傅里叶数值解法 |
| 4.2 非线性薛定谔方程求解的仿真分析 |
| 4.3 基于数字反向传输算法的非线性补偿 |
| 4.3.1 数字反向传输算法理论 |
| 4.3.2 DBP及有关分布傅里叶计算方法 |
| 4.3.3 DBP补偿算法仿真结果分析 |
| 4.4 基于二分搜索的改进DBP补偿方案 |
| 4.4.1 改良DBP算法原理 |
| 4.4.2 代价函数的设计 |
| 4.4.3 基于二分的搜索算法 |
| 4.4.4 性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 概率整形与数字反向传输算法的联合补偿方案 |
| 5.1 概率整形技术 |
| 5.1.1 研究的必要性 |
| 5.1.2 概率整形原理分析 |
| 5.1.3 信号分布和映射规则 |
| 5.2 常规恒等量分布匹配 |
| 5.2.1 算法原理 |
| 5.2.2 应用CCDM的光通信系统 |
| 5.2.3 CCDM仿真分析 |
| 5.3 概率整形和数字反向传输算法联合补偿仿真 |
| 5.3.1 联合补偿方案设计 |
| 5.3.2 联合补偿性能分析 |
| 5.3.3 不同步长大小下传输性能分析 |
| 5.3.4 不同光纤跨段大小下传输性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）基于非线性放大环形镜的高重频短脉冲混合锁模激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 论文研究背景及意义 |
| 1.2.1 研究背景 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 高重频超短脉冲的实现方法 |
| 1.4 高重频超短脉冲国内外研究现状 |
| 1.5 论文工作内容及结构安排 |
| 1.5.1 论文的主要工作内容和创新点 |
| 1.5.2 论文结构安排 |
| 第二章 锁模光纤激光器的理论基础 |
| 2.1 锁模光纤激光器的基本原理 |
| 2.1.1 锁模原理 |
| 2.1.2 锁模激光器的基本结构 |
| 2.2 锁模光纤激光器的分类方法 |
| 2.2.1 主动锁模光纤激光器 |
| 2.2.2 被动锁模光纤激光器 |
| 2.2.3 混合锁模光纤激光器 |
| 2.3 光纤非线性效应对光脉冲的影响 |
| 2.3.1 光纤中色散效应对光脉冲的影响 |
| 2.3.2 自相位调制对脉冲的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 自再生主动锁模光纤激光器的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 自再生锁模激光器的结构与原理 |
| 3.2.1 自再生锁模激光器的基本结构 |
| 3.2.2 自再生锁模激光器的基本原理 |
| 3.3 自再生锁模光纤激光器的仿真分析 |
| 3.3.1 各部分元件数值模型 |
| 3.3.2 数值计算方法 |
| 3.3.3 自再生主动锁模激光器的数值仿真结果 |
| 3.4 自再生主动锁模激光器的实验研究 |
| 3.4.1 时域波形测量 |
| 3.4.2 光谱测量 |
| 3.4.3 电频谱测量 |
| 3.4.4 自相关测量 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 非线性放大环形镜混合锁模光纤激光器的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非线性环形镜的原理分析 |
| 4.2.1 非线性环形镜的结构 |
| 4.2.2 非线性放大环形镜 |
| 4.2.3 NALM压缩脉冲宽度的仿真 |
| 4.3 混合锁模光学激光器的结构及仿真分析 |
| 4.3.1 混合锁模激光器的实验结构框图 |
| 4.3.2 混合锁模激光器的仿真分析 |
| 4.4 混合锁模激光器的实验结果分析 |
| 4.4.1 时域波形测量 |
| 4.4.2 光谱测量 |
| 4.4.3 自相关测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 下一步展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（3）全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信系统的研究背景 |
| 1.2 全光OFDM系统研究现状 |
| 1.3 论文研究内容和创新点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 全光OFDM系统原理及关键技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全光OFDM系统原理 |
| 2.3 全光OFDM系统关键技术 |
| 2.3.1 全光OFDM系统发射机相关技术 |
| 2.3.2 全光OFDM系统接收机相关技术 |
| 2.3.3 全光OFDM系统接收端的数字信号处理技术 |
| 2.4 全光OFDM系统在光纤传输中受到的光学传输损伤 |
| 2.4.1 衰减 |
| 2.4.2 色散 |
| 2.4.3 非线性损伤 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光纤中光学传输损伤对全光OFDM信号的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 全光OFDM信号传输模型 |
| 3.2.1 全光OFDM信号在光纤传输时的非线性耦合方程 |
| 3.2.2 求解非线性耦合方程的数值方法 |
| 3.3 全光OFDM仿真系统搭建 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.4.1 色散对系统传输质量的影响 |
| 3.4.2 非线性效应对系统传输质量的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 插入光CP的全光OFDM系统的最佳接收 |
| 4.2.1 光CP的插入方法 |
| 4.2.2 全光OFDM系统插入CP后的最佳采样点 |
| 4.2.3 插入CP前后系统抗色散能力的对比 |
| 4.3 高斯型滤波器对全光OFDM系统抗色散能力的提升 |
| 4.3.1 基于高斯型滤波器的全光OFDM系统 |
| 4.3.2 基于高斯型与sinc型滤波器的系统抗色散能力的对比 |
| 4.3.3 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 一种提高全光OFDM系统抗FWM效应能力的方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 插入GI的全光OFDM系统 |
| 5.2.1 全光OFDM系统插入GI方法 |
| 5.2.2 插入GI后的全光OFDM系统的最佳接收 |
| 5.3 通过对子载波进行分组时延从而提高系统抗FWM效应的能力 |
| 5.3.1 对插入GI的子载波分组时延从而降低FWM效应影响的原理 |
| 5.3.2 仿真系统的搭建与设计 |
| 5.3.3 仿真结果的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 未来相关工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1: 缩略词列表 |
| 附录2: 仿真程序的可靠性验证 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
（4）基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景和意义 |
| 1.2 非线性均衡技术的研究现状 |
| 1.2.1 相位共轭法 |
| 1.2.2 Volterra级数非线性均衡技术 |
| 1.2.3 数字后向传播算法 |
| 1.2.4 基于微扰理论的非线性均衡技术 |
| 1.2.5 基于机器学习的非线性均衡技术 |
| 1.3 论文的主要研究内容和创新点 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 相干光通信系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相干光通信系统的高阶调制 |
| 2.2.1 马赫增德尔调制器(MZM)及其工作原理 |
| 2.2.2 I/Q调制器的结构及其工作原理 |
| 2.2.3 高阶调制格式 |
| 2.3 相干光通信系统中的信号损伤 |
| 2.3.1 放大器自发辐射噪声 |
| 2.3.2 激光器引入的频差和相位噪声 |
| 2.3.3 光纤损耗 |
| 2.3.4 色度色散 |
| 2.3.5 偏振模色散 |
| 2.3.6 光纤非线性效应 |
| 2.4 相干检测技术 |
| 2.5 数字信号处理技术 |
| 2.5.1 IQ不平衡补偿和正交归一化 |
| 2.5.2 色散补偿 |
| 2.5.3 时钟恢复 |
| 2.5.4 偏振解复用和偏振模色散补偿 |
| 2.5.5 频偏估计 |
| 2.5.6 载波相位恢复 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 相干光通信系统中非线性判决算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于高斯混合聚类的非线性判决算法 |
| 3.2.1 高斯混合聚类的基本原理 |
| 3.2.2 基于高斯混合聚类的M-QAM信号非线性判决算法 |
| 3.2.3 高斯混合-最小均方算法(MoG-Least Mean Square) |
| 3.3 实验验证与结果分析 |
| 3.3.1 实验系统设置 |
| 3.3.2 实验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 相干光通信系统中基于神经网络的非线性均衡技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于特征工程-深度神经网络(FE-DNN)的非线性均衡方案 |
| 4.2.1 神经网络基本原理 |
| 4.2.2 用于方形M-QAM信号的基于FE-DNN的非线性均衡方案 |
| 4.3 基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案 |
| 4.3.1 双向门控循环单元神经网络(Bi-GRU)架构 |
| 4.3.2 用于M-QAM信号的基于Bi-GRU的非线性均衡方案 |
| 4.3.3 复杂度分析 |
| 4.4 基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案 |
| 4.4.1 双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)架构 |
| 4.4.2 条件随机场(CRF)基本原理 |
| 4.4.3 用于M-QAM信号的基于Bi-LSTM-CRF的非线性均衡方案 |
| 4.4.4 复杂度分析 |
| 4.5 实验验证与结果分析 |
| 4.5.1 实验系统设置 |
| 4.5.2 实验结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 相干光通信系统中基于微扰理论和回归算法的非线性均衡技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案 |
| 5.2.1 基于微扰理论的光纤传输模型 |
| 5.2.2 线性回归基本原理 |
| 5.2.3 支持向量回归(SVR)基本原理 |
| 5.2.4 用于M-QAM信号的基于回归算法的非线性均衡算法 |
| 5.3 实验验证与结果分析 |
| 5.3.1 实验系统设置 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录: 缩略词列表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）相干光通信系统中非线性损伤补偿研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 相干光通信系统研究现状 |
| 1.2.2 非线性损伤补偿研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 相干光通信系统 |
| 2.1 相干光通信系统结构及特点 |
| 2.2 发送端 |
| 2.2.1 先进格式调制 |
| 2.2.2 电光调制 |
| 2.3 光纤信道 |
| 2.3.1 光纤衰减 |
| 2.3.2 色度色散 |
| 2.3.3 非线性效应 |
| 2.4 接收端 |
| 2.4.1 IQ不平衡均衡 |
| 2.4.2 色散补偿 |
| 2.4.3 自适应均衡 |
| 2.4.4 载波恢复 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于数字信号处理的非线性补偿方案 |
| 3.1 数字反向传播算法 |
| 3.1.1 基于傅里叶变换的数字反向传播算法 |
| 3.1.2 基于梯度下降算法的自适应数字反向传播算法 |
| 3.2 基于带动量自适应梯度下降算法的数字反向传播算法方案 |
| 3.2.1 算法原理 |
| 3.2.2 基于AGDAM-DBP的相干光纤通信系统方案 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于数字信号预处理的非线性补偿方案 |
| 4.1 基于数字信号预处理技术的研究 |
| 4.1.1 色散预补偿算法 |
| 4.1.2 基于查找表的预失真算法 |
| 4.2 基于发送端自适应数字反向传播算法 |
| 4.2.1 算法原理 |
| 4.2.2 基于发送端自适应DBP的相干光纤通信系统方案 |
| 4.2.3 性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于傅里叶变换的非线性噪声补偿方案 |
| 5.1 基于对数步长的非线性补偿算法 |
| 5.1.1 算法原理 |
| 5.1.2 性能分析 |
| 5.2 基于自适应对数步长的非线性补偿方案 |
| 5.2.1 算法原理 |
| 5.2.2 性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（6）基于全正常色散高双折射光纤产生超连续光谱的数值研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 超连续光谱的应用 |
| 1.2 光纤产生超连续光谱的研究进展 |
| 1.2.1 非保偏光纤产生超连续光谱的研究进展 |
| 1.2.2 保偏光纤产生超连续光谱的研究进展 |
| 1.3 论文的工作和研究内容 |
| 2 脉冲在光纤中传输的理论模型 |
| 2.1 光纤中的色散、非线性、损耗和双折射特性 |
| 2.1.1 光纤中的色散效应 |
| 2.1.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.1.3 光纤的损耗特性 |
| 2.1.4 光纤的双折射 |
| 2.1.5 光纤结构设计方法及求解软件 |
| 2.2 脉冲传输方程以及求解方法 |
| 2.2.1 广义非线性脉冲传输方程 |
| 2.2.2 GNLSE的数值求解方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 纤芯填充CS_2液体的保偏光纤 |
| 3.1 CS_2液芯保偏光纤的结构 |
| 3.1.1 Δ、r_1和r_2对色散的影响 |
| 3.1.2 CS_2液芯保偏光纤的双折射、非线性和损耗 |
| 3.2 CS_2液芯保偏光纤超连续光谱的产生 |
| 3.2.1 沿主轴偏振的泵浦脉冲(θ =0°或90°) |
| 4 高掺锗二氧化硅保偏光纤 |
| 4.1 包层中填充对称空气孔的保偏光纤 |
| 4.1.1 保偏光纤的结构分析 |
| 4.1.2 保偏光纤超连续光谱的产生 |
| 4.2 纤芯中填充椭圆空气孔的保偏光纤 |
| 4.2.1 保偏光纤的结构分析 |
| 4.2.2 保偏光纤超连续光谱的产生 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）2微米波段宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤的设计及光频梳研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 光学频率梳种类及其研究现状 |
| 1.2.1 基于锁模激光器的光频梳 |
| 1.2.2 基于光学微谐振器的克尔微梳 |
| 1.2.3 基于激光外调制的光频梳 |
| 1.2.4 基于光纤中级联四波混频效应产生的光频梳 |
| 1.3 中红外光频梳目前存在的问题 |
| 1.4 本论文的工作内容 |
| 第2章 光纤中光频梳产生机制及其数值模拟 |
| 2.1 光纤中光频梳产生机制 |
| 2.1.1 群速度色散 |
| 2.1.2 自相位调制 |
| 2.1.3 四波混频 |
| 2.1.4 光孤子和色散波 |
| 2.1.5 光波分裂 |
| 2.1.6 调制不稳定性 |
| 2.2 光在光纤中的传输理论 |
| 2.2.1 广义非线性薛定谔方程的推导 |
| 2.2.2 分步傅里叶法求解广义非线性薛定谔方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 用于产生中红外光频梳的全固态结构宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤设计 |
| 3.1 宽带近零平坦色散光纤的设计背景 |
| 3.2 宽带近零平坦色散光纤设计的理论模型 |
| 3.3 全固态结构宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤的设计 |
| 3.3.1 光纤材料选择和结构设计 |
| 3.3.2 仿真结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 全固态结构宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤在中红外光频梳中的应用 |
| 4.1 中红外光频梳的泵浦光和广义脉冲传输方程中的参数 |
| 4.2 基于宽带近零平坦色散光纤的光频梳产生 |
| 4.2.1 中红外光频梳与光纤长度的关系 |
| 4.2.2 中红外光频梳与泵浦功率的关系 |
| 4.2.3 光纤色散对中红外光频梳产生的影响 |
| 4.2.4 重复频率可调的中红外光频梳产生 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（8）非线性波导中光频梳产生的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光频梳产生的研究现状 |
| 1.3 本论文的研究内容及章节安排 |
| 第二章 非线性波导中光脉冲的传输特性 |
| 2.1 非线性波导中光脉冲传输的广义非线性薛定谔方程及其数值解法 |
| 2.2 色散和非线性对光脉冲传输的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 T型锗波导中基于超连续谱的光频梳产生研究 |
| 3.1 T型锗波导的设计及其色散调控 |
| 3.2 T型锗波导的制备 |
| 3.3 中红外超连续谱的产生及其相干性的分析 |
| 3.3.1 泵浦波长对超连续谱及其相干性的影响 |
| 3.3.2 峰值功率对超连续谱及其相干性的影响 |
| 3.3.3 光脉冲宽度对超连续谱及其相干性的影响 |
| 3.3.4 波导长度对超连续谱及其相干性的影响 |
| 3.3.5 噪声系数对超连续谱及其相干性的影响 |
| 3.4 基于高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生光频梳 |
| 3.4.1 T型锗波导中高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生 |
| 3.4.2 T型锗波导中基于超连续谱的光频梳产生 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 反脊型铝镓砷波导中基于超连续谱的光频梳产生研究 |
| 4.1 反脊型铝镓砷波导的设计及其色散调控 |
| 4.2 具有三个零色散点的反脊型铝镓砷波导制备 |
| 4.3 中红外超连续谱的产生及其影响因素 |
| 4.3.1 泵浦波长对超连续谱产生的影响 |
| 4.3.2 峰值功率对超连续谱产生的影响 |
| 4.3.3 光脉冲宽度对超连续谱产生的影响 |
| 4.3.4 波导长度对超连续谱产生的影响 |
| 4.4 中红外超连续谱的相干性及其影响因素 |
| 4.5 基于高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生光频梳 |
| 4.5.1 反脊型铝镓砷波导中高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生 |
| 4.5.2 反脊型铝镓砷波导中基于超连续谱的光频梳产生 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本论文的研究工作及成果 |
| 5.2 不足与改进措施 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略语 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间内成果目录 |
（9）基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤激光器概述 |
| 1.2 脉冲光纤激光器 |
| 1.2.1 调Q光纤激光器 |
| 1.2.2 锁模光纤激光器 |
| 1.3 被动锁模光纤激光器 |
| 1.3.1 非线性偏振旋转锁模光纤激光器 |
| 1.3.2 非线性环形镜放大锁模光纤激光器 |
| 1.3.3 基于可饱和吸收体的锁模光纤激光器 |
| 1.4 光纤锁模激光器中输出脉冲类型 |
| 1.4.1 传统孤子脉冲 |
| 1.4.2 色散管理孤子脉冲 |
| 1.4.3 自相似脉冲 |
| 1.4.4 耗散孤子脉冲 |
| 1.4.5 束缚态孤子脉冲 |
| 1.4.6 方波脉冲 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 被动锁模光纤激光器理论分析 |
| 2.1 被动锁模光纤激光器基本理论 |
| 2.1.1 锁模光纤激光器结构 |
| 2.1.2 被动锁模光纤激光器原理 |
| 2.2 光纤的特性 |
| 2.2.1 光纤模式 |
| 2.2.2 色散特性 |
| 2.2.3 非线性效应 |
| 2.3 脉冲传输方程的建立 |
| 2.4 传输方程中的色散和非线性效应 |
| 2.5 脉冲传输方程的求解方法 |
| 2.6 数值模拟脉冲的演化 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 调Q脉冲光纤激光器 |
| 3.1 基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器 |
| 3.1.1 MoSSe饱和吸收体的制备 |
| 3.1.2 MoSSe材料表征 |
| 3.1.3 被动调Q实验装置及结果分析 |
| 3.2 基于α-BTM声光晶体的主动调Q掺镱光纤激光器 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 传统孤子与耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.1 光孤子 |
| 4.2 基于V_2CT_x可饱和吸收体的近红外光纤激光器 |
| 4.2.1 V_2CT_x纳米片的材料表征 |
| 4.2.2 非线性光学表征 |
| 4.2.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.2.4 双波长全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的近红外波段光纤激光器 |
| 4.3.1 材料表征 |
| 4.3.2 全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 束缚态孤子与谐波锁模光纤激光器 |
| 5.1 基于W_2C可饱和吸收体的多孤子脉冲掺铒光纤激光器 |
| 5.1.1 束缚态孤子 |
| 5.1.2 W_2C纳米片的制备及应用 |
| 5.1.3 多孤子脉冲的理论分析 |
| 5.2 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的谐波锁模光纤激光器 |
| 5.3 非线性偏振旋转谐波锁模光纤激光器 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1 基于Nb_2C可饱和吸收体的方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1.1 材料制备及表征 |
| 6.1.2 方波脉冲掺镱光纤激光器 |
| 6.1.3 方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2 非线性偏振旋转锁模方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2.1 短腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.2.2 长腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3 非线性放大环形镜锁模方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.1 1.0 μm方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.2 2.0 μm h型脉冲光纤激光器 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作 |
| 7.2 工作创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）基于铌酸锂晶体差频产生宽带中红外光学频率梳的研究（论文提纲范文）
| 论文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 前言 |
| 1.1 研究背景介绍 |
| 1.1.1 光学频率梳简介 |
| 1.1.2 中红外光学频率梳的研究进展 |
| 1.2 论文研究工作的意义及创新点 |
| 1.2.1 选题的意义 |
| 1.2.2 论文研究的主要工作 |
| 1.2.3 论文的创新点 |
| 第二章 中红外光学频率梳的产生方法 |
| 2.1 中红外光学频率梳 |
| 2.1.1 光学频率梳的基本原理 |
| 2.1.2 中红外光学频率梳在光谱学中的应用 |
| 2.1.3 产生方法 |
| 2.2 差频产生中红外光学频率梳系统的设计 |
| 2.2.1 差频产生中红外光学频率梳的原理 |
| 2.2.2 光谱非线性展宽 |
| 2.2.3 相位匹配与准相位匹配 |
| 2.2.4 非线性晶体的选择与设计 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 中红外光学频率梳的光源 |
| 3.1 光纤激光器的锁模技术 |
| 3.1.1 锁模原理简介 |
| 3.1.2 保偏光纤激光器锁模技术的研究进展 |
| 3.2 基于非线性放大环形镜锁模的光纤激光器 |
| 3.2.1 非线性放大环形镜锁模 |
| 3.2.2 全光纤非线性放大环形镜锁模激光器 |
| 3.2.3 基于偏振分光棱镜的非线性放大环形镜锁模激光器 |
| 3.2.4 高功率非线性放大环形镜锁模激光器 |
| 3.3 基于非线性偏振演化锁模的光纤激光器 |
| 3.3.1 偏振演化锁模 |
| 3.3.2 基于交叉熔接的环形腔及其输出特性 |
| 3.3.3 基于Sagnac环的8 字腔及其输出特性 |
| 3.4 非线性放大环形镜锁模与非线性偏振演化锁模的区别 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 光谱可调谐的中红外光学频率梳 |
| 4.1 3.0~4.4μm可调谐中红外光学频率梳 |
| 4.1.1 掺镱光纤光学频率梳 |
| 4.1.2 啁啾脉冲放大器 |
| 4.1.3 中红外光学频率梳的产生 |
| 4.1.4 噪声分析 |
| 4.2 3.3~5.2μm可调谐中红外光学频率梳 |
| 4.2.1 自相似放大器 |
| 4.2.2 中红外光学频率梳的产生 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 宽带中红外光学频率梳 |
| 5.1 宽带中红外光学频率梳的产生 |
| 5.1.1 近红外光学频率梳 |
| 5.1.2 泵浦光功率放大 |
| 5.1.3 信号光光谱非线性展宽 |
| 5.1.4 近红外系统带宽的验证 |
| 5.1.5 PPLN晶体周期结构的优化 |
| 5.1.6 中红外光学频率梳的产生 |
| 5.1.7 相干性验证以及吸收光谱测量 |
| 5.2 脉冲内自差频产生的中红外光学频率梳 |
| 5.2.1 非线性晶体的优化 |
| 5.2.2 脉冲内自差频产生的中红外光学频率梳 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历以及科研成果 |
| 个人简历 |
| 学术论文 |
| 荣誉和奖励 |
| 致谢 |
四、色散和非线性效应的数值研究（论文参考文献）
- [1]高速光WDM系统中的非线性效应及其补偿[D]. 覃禹让. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于非线性放大环形镜的高重频短脉冲混合锁模激光器研究[D]. 梁科. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制[D]. 于超. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究[D]. 刘欣雨. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]相干光通信系统中非线性损伤补偿研究[D]. 陈茜. 北京邮电大学, 2021(01)
- [6]基于全正常色散高双折射光纤产生超连续光谱的数值研究[D]. 李洪伟. 北京交通大学, 2021(02)
- [7]2微米波段宽带近零平坦色散氟碲酸盐玻璃光纤的设计及光频梳研究[D]. 马天舒. 吉林大学, 2021(01)
- [8]非线性波导中光频梳产生的研究[D]. 赖锦涛. 北京邮电大学, 2021(01)
- [9]基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究[D]. 李国儒. 山东大学, 2021(10)
- [10]基于铌酸锂晶体差频产生宽带中红外光学频率梳的研究[D]. 周廉. 华东师范大学, 2021(12)