基于微擾理論對(duì)光譜燒孔特性的研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著人們對(duì)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(hào)處理與超寬帶射頻信號(hào)譜分析中，傳統(tǒng)電學(xué)處理方法無法滿足在毫秒量級(jí)內(nèi)處理高達(dá)幾GHz的射頻信號(hào)，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(diǎn)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(duì)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(shí)驗(yàn)上對(duì)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(shí)驗(yàn)研究了讀激光啁啾速率對(duì)光譜燒孔特性的影響;提出了一種高帶寬且高時(shí)寬帶寬積周期脈沖序列信號(hào)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(jí)衍射波。首先闡述了時(shí)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(shí)間間隔對(duì)晶體非均勻展寬譜的影響，當(dāng)光脈沖時(shí)間間隔為零時(shí)，光子回波的零級(jí)衍射波即為光譜燒孔。
　　2.基于微擾理論模型對(duì)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(duì)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(shí)讀出的燒孔會(huì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　3.提出了一種光學(xué)寬帶寬、高時(shí)間帶寬積任意波形信號(hào)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(shí)驗(yàn)得到了時(shí)間寬度為68ps壓縮脈沖信號(hào)，其頻譜帶寬為15GHz，并由這些時(shí)域的壓縮脈沖組成了時(shí)間帶寬積高達(dá)15000的周期脈沖序列信號(hào)。