面向高速宽带激光扫频的参量光信号处理技术研究

基本信息
批准号:61307107
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:杜江兵
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:谢峰,张今培,陈嘉庚,许聃,刘莉
关键词:
光参量放大高非线性光纤激光扫频全光信号处理四波混频
结项摘要

Frequency-swept laser source (FSLS) has been strongely demanded and widely adopted for applications in optical coherent tomography (OCT), optical frequency domain reflectometry (OFDR), fiber optical sensor interrogation, optical communication subsystem test and so on. Presently, limited by the intrinsic mechanism and babrication ability, especially the mechanical/electronic bottlenack and material spectral bandwidth, it becomes extremely difficult to improve the sweeping speed and bandwidth for FSLSs. To solve this problem, we plan to further improve the performance of FSLS by utilizing all-optical signal processing technologies, with the whole consideration of the laser linewidht, sweeping linearity and precision. The adopted solution is based on nonlinear optical parametrical processes. We plan to fabricate high-efficiency nonlinear fiber devices, by utilizing schemes including nonlinear liquids infused photonic crystal fiber (PCF), Brillioun suppression and dispersion compensated quasi phase matching in nonlinear optical fiber. We will utilize high-order/cascaded four wave mixing (FWM) and optical parametric oscillation, to obtain efficient frequency chirp magnification. Combined with the use of frequency swept microwave signal modulation and inner cavity filter sweeping, together with the external cavity signal processing, we expect to significantly improve the sweeping performance of FSLSs. The proposed methods in this project open a new way to effectively and significantly improve the sweeping speed and bandwith of a FSLS. We expect to obtain FSLSs with world record performance, which is of great academic significance and commercial value.

扫频激光在光学相干层析成像、光频域反射分析、光纤传感及光通信等领域有着广泛的应用。目前,受限于原理本身和工艺,特别是机械/电子瓶颈和材料带宽的限制,进一步提升激光扫频的速度、带宽等性能变得极为困难。针对这一国际难题,本项目拟采用全光信号处理方法,提高激光扫频性能,综合激光线宽、扫描线性度和精度等性能的提高,得到高速宽带的激光扫频。本项目的研究基于非线性光参量过程,通过以非线性液体材料填充光子晶体光纤,结合非线性光纤中布里渊散射的抑制、色散补偿准相位匹配等方案,研制高效的光参量器件;围绕频率啁啾放大功能,采用高阶/级联四波混频、参量振荡方案,研究实现高效宽带的全光信号处理技术;结合微波扫频信号调制和腔内扫描滤波激光技术,通过外腔的全光信号处理过程,获得突破现有技术极限的高性能激光扫频。.本项目的研究为提高激光扫频性能提供了一条新的途径,具有重要的科研意义和市场价值。

项目摘要

扫频激光在光学相干层析成像、光频域反射分析、光纤传感及光通信等领域有着广泛的应用。目前,受限于原理本身和工艺,特别是机械/电子瓶颈和材料带宽的限制,进一步提升激光扫频的速度、带宽等性能变得极为困难。针对这一国际难题,本项目拟采用全光信号处理方法,提高激光扫频性能,综合激光线宽、扫描线性度和精度等性能的提高,得到高速宽带的激光扫频。本项目的研究基于非线性光参量过程,通过以非线性液体材料填充光子晶体光纤,结合非线性光纤中布里渊散射的抑制、色散补偿准相位匹配等方案,研制高效的光参量器件;围绕频率啁啾放大功能,采用高阶/级联四波混频、参量振荡方案,研究实现高效宽带的全光信号处理技术;结合微波扫频信号调制和腔内扫描滤波激光技术,通过外腔的全光信号处理过程,获得突破现有技术极限的高性能激光扫频。.本项目按照计划将于2016年底结束,根据项目的年度研究计划,本项目充分完成了既定目标,并按计划要求完成了项目的任务指标。到本年度为止,本项目的经费使用基本完毕,执行情况跟计划偏差不到1.5%。.到目前为止,我们已经充分完成了项目计划的全光信号处理技术研究,我们创新型地研究和探索了多个光信号处理的扫频扩频方案,包括光频率梳调制、循环移频环路、四波混频等,实现了超过57倍幅提高的激光扫描速度和扫描带宽。基于HNLF参量过程,实现了超过200nm宽度的近似超连续的激光扫频。项目的指标远超预期,主要原因是在研究过程中我们探索并实现了包括循环移频环路和啁啾脉冲非线性参量过程的技术方案,因次得到了优异的扫频光信号处理性能。.完成情况:总计发表论文10篇,其中SCI论文6篇,申请专利5项,培养并完成毕业课题的硕士研究生2人,未完成毕业课题的硕士研究生2人,博士研究生1人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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