一、Lanthanide-Activated Fiber Materials for Broadband Optical Amplifiers（论文文献综述）
王健健[1]（2021）在《BOTDR传感系统性能优化方法研究》文中提出布里渊光时域反射（BOTDR）分布式光纤传感系统具有结构简单和单端测量等优点,能够实现温度和应变的大范围、同时测量,在大型建筑和设备的健康状态监测和故障诊断领域展现出独特的优势并得到了越来越多的关注和研究。然而,由于BOTDR传感系统性能指标相互制约,使其仍无法满足很多应用场合中对测量精度和测量时间的要求。针对BOTDR传感系统的性能优化问题,本文在深入研究BOTDR传感系统特性的基础上,分析系统信噪比影响因素,提出结合多频入射光和频移平均的系统信噪比提升方法实现高精度测量;根据布里渊散射信号的特点,研究并提出采用人工神经网络、数字图像边缘检测和卷积神经网络提取特征信息的方法,在保证测量精度的同时有效地缩短系统测量时间。本文主要研究工作如下:（1）提出了一种BOTDR传感系统信噪比优化方法。首先,研究了 BOTDR传感系统的本地外差检测和自外差检测原理并分析了系统信噪比影响因素;然后,从提高信号强度并减小相干瑞利噪声的角度,提出了采用多频入射光结合频移平均的方法提升系统信噪比;最后,分别搭建了本地外差检测和自外差检测BOTDR温度传感系统进行验证。实验结果证明,当采用三频入射光并作多次频移平均后,系统信号和散射谱参数的幅度波动得到了有效地抑制,本地外差检测和自外差检测系统信噪比分别提高了 8.15 dB和7.92 dB,能够实现的最高温度测量精度分别为0.34℃和0.36℃。（2）提出了一种用于BOTDR传感系统温度特征提取的神经网络优化训练方法。首先,研究了神经网络提取温度特征的原理并分析了网络训练集数据与测试集数据存在差异的问题;然后,通过估计系统信号噪声水平,提出了采用添加噪声的数据对神经网络进行训练的方法,构造了不同类型的训练集数据训练神经网络;最后,搭建了 BOTDR温度传感系统,对比了由不同训练集数据得到的神经网络的温度提取结果,分析了扫频间隔和系统信噪比等因素对温度提取结果的影响。实验结果证明,对理想布里渊散射谱数据添加一定量的噪声,能够有效地提高神经网络的泛化能力和适应性,进而提高BOTDR传感系统的温度测量精度。（3）提出了一种基于极限学习机网络的BOTDR传感系统温度特征提取方法。首先,研究了传统神经网络需要人为设置网络参数的问题并分析了极限学习机网络的特点;然后,提出了采用极限学习机网络提取温度特征的方法,构造训练集数据对网络进行训练;最后,搭建了 BOTDR温度传感系统,对比了曲线拟合法和极限学习机网络提取温度的结果。实验结果证明,极限学习机网络能够实现BOTDR传感系统的温度特征提取,即使在较大扫频间隔的情况下仍能够保证温度测量精度,最高温度测量精度为0.21℃;而且与曲线拟合法相比,采用极限学习机网络提取温度特征能够大大减少系统测量时间,仅需3.9812 s就能够处理9200个以16 MHz为扫频间隔得到的布里渊散射谱数据。（4）提出了一种基于二阶边缘检测算子的布里渊散射谱图像特征提取方法。首先,研究了二维布里渊散射谱图像区别于一维布里渊散射谱的特点并分析了数字图像边缘检测提取布里渊散射谱特征的可行性;然后,提出了采用二阶Laplacian边缘检测算子提取布里渊频移特征的方法,实现了布里渊散射谱图像中屋顶状边缘的提取;最后,搭建了 BOTDR温度传感系统,分析了二阶Laplacian边缘检测算子提取布里渊频移特征的精度和时间。实验结果证明了采用二阶Laplacian边缘检测算子提取布里渊散射谱图像中频移特征的可行性和有效性,提取精度优于一阶Sobel边缘检测算子,提取时间优于曲线拟合法。（5）提出了一种基于卷积神经网络的温度和应变同时测量方法。首先,研究了利用具有多个布里渊散射谱峰的大有效面积光纤实现温度和应变同时测量的解方程法并分析了存在的问题;然后,在研究卷积神经网络的基础上,提出了一种采用卷积神经网络处理多峰布里渊散射谱图像并实现温度和应变同时测量的方法,构造了卷积神经网络训练集数据,设计了卷积神经网络结构;最后,对卷积神经网络进行训练和测试。仿真结果证明了卷积神经网络能够提取多峰布里渊散射谱图像中的温度和应变信息,避免了解方程法耗时和易产生较大误差的问题,有效地减少了 BOTDR传感系统测量时间并提高了测量精度。
张浩[2]（2021）在《微波光子宽带移相系统性能模拟研究》文中指出随着微波光子学的发展,近些年,微波光子学的一个重要应用就是光载无线通信技术,通过将微波通信与光纤通信进行结合,使得微波在光纤中实现了低损耗传输。但是在微波光子链路当中,由于光纤色散的影响,经过调制的光信号在经过光纤传输之后,会产生周期性的功率衰落,使输出的RF信号在某些特定的频率点产生严重的凹陷,引起信号的失真,严重的影响了微波光子宽带移相系统的性能,因此如何抑制光纤中产生的色散是目前提升系统性能的一个重要的研究方向。本文从如何避免光纤色散引起周期性功率衰落为出发点,介绍了了三种宽带色散免疫技术方案。对其工作原理进行了数学分析,并搭建了相应的实验系统平台并进行了性能测试,其中前两种方案进行了仿真实验验证,最后一种方案搭建了微波光子链路并进行实验验证。本文的主要工作如下:（1）对基于希尔伯特变换的宽带色散免疫技术进行仿真验证,在2-24GHz频率范围内,未受到周期性功率衰落的影响,均实现了稳定的幅频响应,并且该性能不会受到光纤长度的影响。理想情况下,当输入的RF信号之间的相位差偏离理想偏置点偏离±15°时,其输出RF信号的功率波动不会超过±2dB,当其中一个MZM的直流偏置电压偏离理想偏置点±20°时,其输出的RF信号的功率波动不会超过±2dB,当两个MZM之间存在延时差时,并且延时差为0.05ms时,其功率波动最大仅为9.3dB。通过双音信号的测量,证明了该方案与传统方案相比,其基频信号与三阶交调之比提升了 18.75dB,并且最后系统输出的无杂散动态范围也提升了 14.8dB。（2）对基于DSB的宽带色散免疫移相技术进行仿真验证,该方案基于方案一继续深入研究,MZM1和MZM2均实现了 DSB调制,并通过引入OSP（Optical Spectrum Processor）实现对输出RF信号的相位进行控制,可以实现0-360°全范围移相,并且在14-25GHz频率范围内均可以实现稳定的幅频响应输出,其频率波动不超过±0.5dB,并且由于OSP是一个特殊的凹陷滤波器,因此将经过OSP处理后的光信号使用Pol检偏之后,其正负一阶边带进行拍频,可以生成一个二倍频信号。该方案极大的提升了系统的灵活性。（3）对基于CS-DSB的可调光载波边带比宽带色散免疫移相技术进行实验验证,该方案使用DP-DPMZM,使用载波相移和双通道叠加技术实现了稳定的幅频响应输出,通过对x-DPMZM和y-DPMZM的主调制器的直流偏置电压进行调节,输出的RF信号可以实现0-360°全范围移相,并且在5-25GHz频率范围内,其绝对幅频响应波动不超过±2dB,通过调整MZM2和MZM4的直流偏置电压,在保证V2=V4的前提下,从0-Vπ进行调节,可实现载波从-34.91dB 到-1.51dB 变换,从而控制了的 OCSR（Optical Carrier to Sideband Radio）,进而可以对系统的输出RF信号的功率进行控制,该方案相比于传统的DSB调制方案,实现了相对稳定的幅频响应输出,通过双音信号测量,其基频信号与三阶交调交调信号之比提升了约10dB,相比于传统方案的功率衰落点,其基频信号与三阶交调之比提升了 28.1dB。
许凯[3]（2020）在《新型非稀土光子玻璃的制备及用于光谱转换器件的研究》文中研究说明随着光子学研究内容的不断延伸以及信息通信技术的不断发展,光子玻璃逐渐成为一种重要的工程应用材料,在光通信、光转换及光传输等领域具有重要应用价值。光子玻璃一般由掺杂离子和基质玻璃组成,通过改变光子玻璃基质的组成以及掺杂离子的种类、浓度等可以实现光子玻璃性质的有效调节,以此满足不同应用场合的要求。据此,本文做了以下工作:1.针对日盲紫外光下转换探测应用,在传统钠钙玻璃的基础上引入氟化钙和氟化钠,制备了一种Sn2+掺杂新型氟硅酸光子玻璃SFS,在深紫外光源激励下,SFS玻璃发射光谱覆盖了整个可见光区,量子效率达到了85%,寿命仅为5.65μs。利用该玻璃和PIN光电二极管装配的下转换探测器成功实现了对日盲紫外光的探测,且输出电流相比于直接紫外探测提高了8倍。2.针对白光照明所需的单组分宽光谱白光荧光体,研究了Sb3+在氟磷酸和氟硅酸玻璃中的发光行为,结果表明Sb3+具有较宽的光谱发射,但红光发光较弱,在此基础上通过共掺Sb3+和Mn2+,获得了两种具有连续宽光谱的光子玻璃FSM和SSM,由于Sb3+和Mn2+之间的能量传递作用,FSM和SSM玻璃在红色区域发光得到加强,在相应波长的LED照射下,CIE色坐标分别为（0.339,0.322）和（0.291,0.294）,显色指数分别达到89.5%和91.7%。3.针对宽色域显示器件应用的要求,采用熔融淬冷法和热处理法制备了一系列Cs Pb Br3量子点复合光子玻璃,进一步通过热分析、X射线衍射分析和光谱分析等手段研究了热处理温度和时间对其光谱、结构等性能的影响,最终获得了一种色纯度高达94%的绿色荧光光子玻璃QFP,在空气中存放30天后,QFP的荧光强度存余大于90%。
尹韬策[4]（2020）在《面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究》文中进行了进一步梳理窄线宽激光由于具有高光学相干性的特点,在激光雷达、光纤传感、气体探测及非线性频率转换等领域有着重要的应用价值。本论文以产生窄线宽、高功率、波长可调谐的近红外激光为目的,并以给近红外波段的气体探测提供可用的激光源为切入点展开,相继研究了基于稀土掺杂光纤和基于非线性原理的窄线宽光纤激光器,得到了一系列2 μm窄线宽光纤激光器和1.65μm窄线宽光纤激光器,弥补了这两个波段激光器现有的不足和空白。本论文首先阐述了2μm及1.65μm窄线宽激光在气体传感中的应用价值,并指出了现有相应激光器的不足之处,突出了在这两个波段开发新型窄线宽光纤激光器的必要性。随后简单介绍了激光的由来、光纤激光器的基本知识、包层泵浦和不同泵浦结构。接着,我们提出了基于光纤布拉格光栅和未泵浦掺铥光纤作饱和吸收体的高功率定波长单纵模掺铥光纤激光器,得到了功率大于400mW,线宽约为20kHz的1957nm单纵模激光输出。为增加激光器的波长调谐性,我们紧接着提出了基于法布里-珀罗腔原理可调谐滤波器的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器,得到了波长可从1920nm调谐至2020 nm的单纵模激光输出,其线宽小于10 kHz。进一步,为使激光器能直接输出高功率的2 μm可调谐窄线宽激光,我们又提出了基于790 nm高功率半导体激光器泵浦的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器,该激光器使用了双包层掺铥光纤作增益介质,并通过谐振腔的优化设计,实现了波长可从1920nm调谐至2040nm的单纵模激光输出,其线宽约为20kHz,不同波长的最高直出功率在0.4 W至1.07 W之间。然后,为得到线宽更窄的2μm窄线宽激光,我们提出了基于高掺锗光纤的2μm宽带可调谐单纵模布里渊光纤激光器,该激光器被上述提到的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器泵浦,实现了波长可从1920nm调谐至2030nm的单纵模布里渊激光输出。利用布里渊环形腔的线宽压窄效应,布里渊激光的线宽被压窄到小于0.9 kHz。最后,为满足甲烷气体探测的需求,我们提出了基于高非线性光纤的1.65 μm窄线宽拉曼连续光纤激光器,通过1541 nm连续泵浦对1.65 μm窄线宽种子源进行拉曼放大,实现了波长为1653.7 nm的窄线宽拉曼连续激光输出,其输出功率高达726 mW,-20 dB线宽仅为0.18 nm。进一步,为了能测得甲烷气体的空间分布,我们紧接着提出了基于高掺锗光纤的1.65 μm可调谐窄线宽拉曼脉冲光纤激光器,通过1541 nm脉冲泵浦对1.65 μm窄线宽种子源同时进行拉曼放大和脉冲调制,实现了波长可从1652.0nm调谐至1654.0nm的窄线宽拉曼脉冲激光输出,其重复频率和脉冲宽度分别为100 kHz和31 ns,峰值功率高达30.85 W,线宽小于0.08 nm。
张乃夫[5]（2020）在《基于机器学习的光纤信道动态模拟技术研究》文中提出近年来,机器学习技术和深度学习技术在生活、学习乃至各个领域中的应用不断加深,不断进步。在光通信领域中,其发展也尤为迅速,在研究中,人工智能对光通信行业有着重要意义,两者结合的方面不仅仅局限在软件方面,比如已经在信号性能检测、信号处理等方面都有了长足的发展,还有在硬件方面,对硬件的智能制造以及对整个系统的智能监测智能运维也会是未来的发展的重点。而在光纤通信系统建设方面,我们一直都是以实际操作或者专业人员采用专业软件进行模拟,这需要大量的专业人员进行操作,并且可能会造成一些不必要的材料损耗,而本论文在节省人力物力、减少耗用资源以及传统行业领域与新兴智能领域交叉结合的思想下,把机器学习、深度学习的方法引入光通信系统中光纤信道的模拟分析和接收端信号的自适应预测。本论文的主要工作如下:第一,分析了当前光纤信道与光通信系统模拟分析的研究现状和趋势,阐述总结了将人工智能算法应用于光通信领域的重要性和必要性。第二,结合人工智能技术应用于光通信的典型事例,比较了传统数值方法和人工智能方法在光纤通信系统模拟分析中的优缺点,并给出了人工智能算法在光纤通信技术研究中的适用场景和应用要点。第三,设计并实现了基于深度神经网络（DNN）、长短时记忆网络（LSTM）等深度学习算法的光纤信道模拟方案,仿真分析了所提方案的可行性和准确性。
钟路[6]（2020）在《基于泵浦功率限制下光PPM系统的MOPA发射技术研究》文中进行了进一步梳理在深空光通信中由于通信链路极其遥远,并且受到背景光噪声、大气湍流等信道特性的影响,会对接收端造成一定影响,那么它对于激光发射端的要求就相对较高。此时采用脉冲位置调制（Pulse Position Modulation,PPM）和主振荡功率放大（Master Oscillator Power-Amplifier,MOPA）技术是当前广泛使用的两项关键技术。在以往对PPM调制和MOPA放大技术的研究中,主要针对激光器发射功率的提高以及光放大过程中非线性效应的改善方面,而没有分析PPM调制阶数对不同的光放大系统输出信号的影响以及PPM调制参数对光放大器输出信号特性的影响。本文针对这两个方面,对发射端基于1064nm掺镱光纤和1550nm掺铒光纤放大进行仿真分析和光PPM通信系统的优化。针对光通信中发射端在不同PPM调制阶数下脉冲信号平均发射功率变化的问题,在不改变硬件的条件下,研究PPM调制参数对光放大器输出功率的影响。该方案主要是通过搭建一种基于MOPA放大的激光器发射方式,采用两级放大系统,通过优化增益光纤长度,对不同调制阶数下的光发射系统输出功率特性进行仿真分析。对比分析了传统方式与本课题方式下不同调制阶数下平均功率与脉冲峰值功率相对功率值的比较。仿真结果表明,在1064nm掺镱光纤放大中,不同调制阶数下最优光纤长度对输出功率的影响较小,光发射系统硬件固定时,改变PPM调制阶数,PPM光发射系统既不是平均功率受限系统,更不是峰值功率受限系统。而在1550nm掺铒光纤放大中,当发射系统硬件固定时,在不同调制阶数下,其一级放大和二级放大后的输出功率都近似相等,满足平均功率受限系统。在两种掺杂光纤中,其它条件一定,只有掺杂光纤的材质对其产生了影响,所以在设计PPM调制阶数时需要考虑这些特性。最后考虑PPM调制参数对光放大器输出信号特性的影响,研究了光PPM通信系统的优化设计方案。通过建立发射接收系统,对比不同时隙宽度条件下的4-PPM调制信号光脉冲波形图,得到在时隙宽度过窄时波形振荡较大。为了提高发射端光脉冲波形质量,首先对不同占空比下的光放大信号波形分析,因为抖动问题,高占空比下脉冲间影响较大,降低占空比可以优化波形,但是平均功率也会随之降低,然后通过接收端在不同占空比下的误码分析。最后,研究不同保护时隙对性能的影响,通过增加保护时隙,对相邻时隙波形振荡的问题进行改善。仿真结果表明,所提出的占空比和保护时隙优化方案能够提高光PPM通信系统的性能。
孟少华[7]（2020）在《银纳米晶增强掺稀土重金属玻璃的发光机制研究》文中研究指明稀土离子掺杂重金属氧化物玻璃在激光器,光纤放大器,光纤通信,显示器和宽带隙太阳能电池等领域具有广泛的应用。铋酸盐玻璃和碲酸盐玻璃属于典型的重金属氧化物玻璃。它们都具有优良的物理性能和化学性能,如:优良的透红外性能,高折射率,高密度,良好的热稳定性和较低的声子能量,是良好的稀土离子掺杂基质材料。在银纳米粒子掺杂的铋酸盐玻璃中Tm3+:1.47μm荧光强度显着增强。采用熔融淬火法制备了一系列60Bi2O3-20Si O2-20Ga2O3-1Tm2O3-x Ag NO3（x=0.0,0.1,0.5,1.0,1.2,1.5,1.7和2.0 mol%）玻璃体系。X射线衍射图显示了玻璃的非晶态性质。透射电镜图像表示了平均直径为7.5 nm的银纳米粒子在玻璃中的均匀分散。根据吸收光谱,纳米银的局域表面等离子体子共振谱带位于477-570 nm附近,并随着纳米银含量的增加向长波方向移动。在800 nm激光二极管的激发下,Tm3+在1.47μm处的发射强度提高了6倍之多,这主要是由于银纳米颗粒的局域电场增强所致。并且计算了1.47μm的半高宽、发射截面和品质因子,分别为128 nm、4.8×10-21 cm2和6.14×10-26 cm3。结果表明,该玻璃是一种具有潜在应用前景的S波段光放大器增益介质。用于太阳能转换的宽带隙太阳能电池是绿色和可再生能源。但是宽带隙太阳能电池具有较低的光伏转换效率。通过波长转换,将不能被吸收的光子转换成可被吸收的光子是提高太阳能光电转换效率的有效途径之一。采用熔融淬火法制备了一系列（69-x）Te O2-20B2O3-10Zn O-1Er2O3-x Ag（x=0.0,0.25,0.5,1.0mol%）玻璃体系。用吸收光谱和荧光光谱表征了碲酸盐玻璃的光学特性。通过激发波长分别为358 nm、366 nm和379nm的玻璃来表征Er3+的下转换发射。在980 nm激发波长下对Er3+的上转换发射进行了表征。发射光谱显示了银纳米颗粒与Er3+之间相互的作用。与不掺杂银纳米粒子的掺铒样品相比,含0.5 mol%银纳米粒子的Er3+转换发射强度分别提高到60%（激发波长=358nm）、40%（激发波长=366 nm）和27%（激发波长=379 nm）。对于含0.5 mol%银纳米粒子的玻璃,532、554和671 nm处的上转换发射强度分别提高了125%、250%和166%。
李正宇[8]（2020）在《稀土掺杂硅酸盐玻璃光谱性能研究》文中认为在特种光学玻璃领域,稀土掺杂光学玻璃因其在可见光和近红外波段的特殊光学效应,被广泛应用于光传输、光转换、光储存和光电显示等诸多领域。在稀土掺杂光学玻璃基质材料中,应用最广泛的是无机氧化物玻璃,其主要包括硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃等。其中,硅酸盐玻璃因具有良好的化学稳定性、高热稳定性、易于热加工、在紫外可见区域有高透射率及低成本等诸多优点,受到科研人员广泛关注。本文对稀土掺杂硅酸盐玻璃取得的研究进展以及面临的问题进行了梳理和总结,并展望未来研究方向;利用稀土离子的多能级特性,针对光转换新型器件高效环保及低成本的实用化要求,制备了Yb3+、Tm3+、Ho3+、Ce3+、Sm3+稀土单掺、双掺及三掺硅酸盐玻璃,对其荧光光谱、反射光谱、透过光谱、折射率等光学性能进行了系统研究,分析了上转换发光、下转换发光以及稀土光谱吸收性能调控规律,并对掺稀土硅酸盐玻璃复合隐身材料性能进行了研究,取得以下研究成果:1.开展了Yb3+/Tm3+/Ho3+掺杂硅酸盐玻璃的上转换发光特性研究。基于能级跃迁理论,分析了稀土离子间能量传递机理,并阐明了Tm3+/Ho3+离子含量的变化对上转换发光强度的影响。在Yb3+/Tm3+和Yb3+/Ho3+双掺情况下,采用980 nm激光泵浦,分析了上转换荧光强度与激发功率的关系,确定其发光均属于三光子过程。通过分析发光强度与Tm3+含量的关系,确定Tm3+最佳掺杂浓度为0.3 mol%,Ho3+最佳掺杂浓度为0.4 mol%。在Yb3+/Tm3+/Ho3+共掺情况下,Yb3+离子的能量传递作用以及Ho3+同Tm3+之间的交叉弛豫过程导致Tm3+发出的蓝色光的强度降低,提升了Ho3+发出的红色光和绿色光的上转换发光强度。2.开展了Ce3+/Tm3+/Sm3+掺杂硅酸盐玻璃的下转换发光特性研究。基于能级跃迁理论,研究了Ce3+/Tm3+/Sm3+三掺硅酸盐玻璃的发光机制,讨论了Ce3+/Tm3+/Sm3+不同掺杂浓度对发光强度的影响。Ce3+单掺硅酸盐玻璃在342nm激发下,峰值位于385nm附近,半高宽约为48 nm。Ce3+最佳掺杂浓度为0.2 mol%;Ce3+/Tm3+双掺硅酸盐玻璃在357 nm激发下,Tm3+最佳掺杂浓度为0.4 mol%;Ce3+/Tm3+/Sm3+三掺硅酸盐玻璃在400 nm激发下,Sm3+最佳掺杂浓度为1.1 mol%。对比分析了Ce3+单掺与Ce3+/Tm3+共掺硅酸盐玻璃、Ce3+单掺与Ce3+/Sm3+共掺硅酸盐玻璃以及Tm3+单掺与Tm3+/Sm3+共掺硅酸盐玻璃荧光光谱。所制备的Ce3+/Tm3+/Sm3+掺杂硅酸盐玻璃实现了吸收近紫外光（280-400 nrn）,发射出蓝紫光（400-500 nm）和红橙光（590-680 nm）的稀土掺杂玻璃设计与制备。3.开展了稀土掺杂的硅酸盐玻璃复合隐身材料的光谱特性研究。针对激光隐身复合材料的实际需求,利用稀土离子特征吸收光谱,以稀土Sm3+/Ce3+离子为主要激光吸收元素,以硅酸盐玻璃粉体为基质,以聚氨酯清漆为固化剂,制备了针对1064 nm、1535 nm和1550 nm红外激光隐身复合材料。重点研究了Sm3+掺硅酸盐玻璃浓度、玻璃粉体粒径、玻璃粉体含量复合材料的反射光谱。当Sm3+掺硅酸盐玻璃浓度在40mol%时,制备的硅酸盐玻璃粉体在400 nm的透过率为4.2%,1064nm的透过率小于1%,反射率为3.55%。当玻璃粒径大于110μm,混合比例为1:1时,制备的激光复合隐身材料在1064 nm反射率为6.85%、1535 nm反射率为7.28%,1550 nm反射率为8.45%。实现了多波段的低反射率,该材料适用于抗激光探测用隐身。
毛倩楠[9]（2020）在《过渡金属离子掺杂宽带近中红外发光材料的研究》文中提出因为光纤通讯具有传输频带宽、通信容量大、传输损耗低、重量轻、抗电磁干扰性能强、抗腐蚀能力强、保密性强等诸多优势,所以自从光纤诞生以来就被广泛应用到信息传输领域,我国家战略中“宽带中国”的核心任务就是加快建设超宽带光纤通讯网络。光纤放大器是实现超远距离传输的光纤通讯网络中的重要组成器件,其可放大补充信号的波长和带宽取决于内置增益材料。因为中红外波段具有高大气透过率和生物组织吸收特性,使得中红外激光在无创医学诊断、工业过程控制、环境监测、大气感应和自由空间通信,石油勘探,以及众多的国防相关（如红外对抗、弹药处置监测等爆炸危险的隔离检测）领域应用广泛,而中红外激光器的主要工作物质就是具有中红外发光特性的材料。因此开发具有超宽带发光性能的材料来实现近中红外超宽带发光性能的应用变得极为迫切。本论文中我们以过渡金属离子掺杂微晶玻璃和复合玻璃为主要研究对象,针对拓宽过渡金属离子近中红外发光波段带宽的问题,选择具有代表性的过渡金属离子Ni和Cr作为发光中心,采用微晶玻璃材料设计-结构性能表征-光学性能表征及调控-应用演示探索的研究路线展开研究。通过热处理制度对微晶玻璃的微晶相种类、晶体场强度和所掺杂过渡金属离子种类的合理调控,实现了过渡金属离子掺杂微晶玻璃的发光峰位和带宽的可控调节。本文的研究内容主要围绕以下五个方面:（1）制备Ni2+离子掺杂Li2O-Al2O3-Si O2氧化物微晶玻璃,探究Ni2+离子掺杂的硅酸盐微晶玻璃体系中,随着微晶结构、掺杂浓度和玻璃组分的改变,其宽带发光的变化规律,实现对其宽带发光中心位置的调节,并且通过实验论证制备该组分微晶玻璃光纤的可行性;（2）研究了新型氟硅酸盐微晶相,通过组分调整使其在20Rb F-20Cd F2-60Si O2和20CsF-20Cd F2-60Si O2玻璃体系中析出。为了获得靠近中红外的宽带发光特性,选择将Ni2+离子掺杂入声子能量较低的氟硅酸盐体系基质玻璃中,析出含有新型氟硅酸盐晶相Rb2Si F6和Cs2Si F6的透明微晶玻璃,并对其析出的微晶结构和光学性能进行表征,分别在1520 nm和1540 nm附近获得了宽带发光,发光强度随微晶相的析出逐渐增强。并且通过实验探究了过渡金属掺杂浓度和热处理制度变化对发光性能的影响,结果表明,受发光离子浓度淬灭效应等原因的影响,发光强度随温度和浓度的增加呈现先增强后减弱的趋势;（3）完成新型近中红外波段宽带发光氟硅酸盐光子微晶玻璃的制备和实验测试。证明KF-Cd F2-Si O2微晶玻璃体系中纳米晶相的种类可以受热处理温制度的影响。通过控制热处理温度在微晶玻璃中实现了多种晶相的析出,并且通过进一步调节不同微晶相的相对含量,实现了发光覆盖1200-2400 nm波段的平坦宽带发光,半高宽达到了605 nm;（4）除了微晶玻璃之外,还探究了过渡金属离子掺杂荧光粉与玻璃复合而得的复合玻璃的发光性能。制备Cr2+:Zn S荧光粉复合的硼磷酸盐玻璃复合材料（CZPB）,该复合材料在1700-2900 nm范围内表现出中红外波段的宽带发光,最大半高宽的值（FWHM）约为690 nm,保留了Cr2+:Zn S荧光粉的发光特性。在非硫系玻璃体系中获得了Cr2+离子在中红外波段的宽带发光。此外,该材料还可以在保留Cr2+:Zn S荧光粉中红外宽带发光现象的情况下加工成玻璃光纤,并对其光纤结构和元素分布进行详细的表征,证明该复合材料存在光纤化的可能性;（5）制备出基于过渡金属离子掺杂的微晶玻璃和微晶玻璃光纤的梯度光学活性材料。发现这些玻璃和玻璃光纤对热处理温度场敏感,在不同温区表现出不同的光学特征,包括中心波长以及不同荧光峰强度比的规律性变化,结合材料结构与光谱分析解释了其梯度结构的形成和对应光学响应的机理。基于该类材料对温度的光学响应,可以用来指示温度并且可以满足特殊应用条件的需要,例如复杂结构器件和复杂温度分布等。此外,表征该类材料在电场和激光作用后的光学响应并探索其应用,发现这种材料在不同区域同样表现出不同的光学特性,在可视化探测方面也具有潜在应用价值。
杨雄[10]（2020）在《1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究》文中研究指明可调谐光纤激光器拥有高光束质量,优异光谱特性,紧凑的结构和环境抗干扰能力,并与光通信系统相兼容,是各种研究工作和实地应用的关键设备。在保证高水准的波长调谐特性的同时,这些激光器的可操作性和搭建成本也成为影响它们在现实世界中的实用性的重要因素。本论文首先阐述了可调谐窄线宽光源在光纤通信和气体传感中的重要作用,列举了这些激光器在波分复用技术和连续光差分雷达技术扮演的重要角色和现阶段发展的局限。突出了光谱输出优良的可调谐光纤激光器的发展必要性。接着本文简单论述了光纤激光器和可调谐激光器的发展史。接着,我们阐述了一个简单的方法来生产基于光纤布拉格光栅（FBG）的滤波器。利用商用FDM 3D打印机,我们将光栅埋入到了一个聚合物悬臂梁中,通过简单的三点弯曲设置（拉伸或者压缩）来实现1550 nm范围内60 nm的调谐距离。我们利用打印得到的FBG滤波器构建了一个可调谐铒镱共掺光纤激光器并实现了 30 nm范围内超过200 mW的输出。为了将光通信系统的波段从1.55 μm推向2 μm来应对未来带宽资源的紧张需求,我们设计了一个可调谐的多波长掺铥光纤激光器。多波长的输出是由Sagnac环形滤波器完成的,它能通过双向传播不同偏振态光之间的干涉来产生梳状滤波效果。一段500 m长的高非线性光纤抑制了稀土光纤的均匀展宽和交叉增益效应,实现常温下的稳定多波长输出。接着,我们设计并搭建了一个波长可精确调谐的窄线宽光纤激光器。把加载到半导体光放大器上的电流驱动信号的调制频率设定为与啁啾布拉格光栅上一个反射波长的腔内谐振频率相同或倍数时,这个波长就能被锁定且可连续调谐。驱动电流的大小和脉冲宽度的优化使得激光器在超过40 nm的调谐范围内保持了窄线宽（小于0.03 nm）。同时我们设计了一个双腔结构的激光器以实现连续可调谐的双波长输出。最后,可调谐激光器的一个典型应用场景一一激光雷达得以实现。所使用的激光器以一个分布反馈式的半导体激光器（DFB）作为种子源,经过一个优化设计的铒镱共掺光纤放大器放大后在1.57 μm附近输出了功率为1.3 W,线宽约为3 MHz的连续光输出,且其波长可以通过加载到DFB上的电流在2 nm的范围内精确调整。使用这个激光器进行的第一个大气二氧化碳测量的连续激光差分雷达的实验获得了较好的结果。综上所述,我们设计并优化了五个基于不同调谐原理的可调谐光纤激光器。这些激光器所展现的良好的光谱特性,紧凑的结构设计,相对低廉的成本使得它们具有成为光通信,遥感,光谱学,光学相干成像等领域重要工具的潜力。
二、Lanthanide-Activated Fiber Materials for Broadband Optical Amplifiers（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、Lanthanide-Activated Fiber Materials for Broadband Optical Amplifiers（论文提纲范文）
（1）BOTDR传感系统性能优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 BOTDR传感系统性能指标 |
| 1.2.1 系统信噪比 |
| 1.2.2 测量精度 |
| 1.2.3 测量时间 |
| 1.2.4 空间分辨率 |
| 1.2.5 动态范围 |
| 1.3 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 系统信噪比提升方法研究现状 |
| 1.3.2 系统测量时间优化方法研究现状 |
| 1.3.3 系统空间分辨率提高方法研究现状 |
| 1.3.4 温度和应变同时测量方法研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 BOTDR传感系统特性 |
| 2.1 BOTDR分布式光纤传感理论 |
| 2.1.1 光纤中的布里渊散射 |
| 2.1.2 布里渊散射光谱特性 |
| 2.1.3 基于布里渊散射的温度和应变传感机理 |
| 2.1.4 温度和应变的交叉敏感问题 |
| 2.2 BOTDR传感系统工作原理 |
| 2.3 BOTDR传感系统结构 |
| 2.3.1 直接检测系统 |
| 2.3.2 本地外差检测系统 |
| 2.3.3 自外差检测系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 BOTDR传感系统信噪比优化 |
| 3.1 BOTDR外差检测原理 |
| 3.1.1 本地外差检测原理 |
| 3.1.2 自外差检测原理 |
| 3.2 系统信噪比优化方法 |
| 3.2.1 多频入射光 |
| 3.2.2 频移平均 |
| 3.3 实验系统 |
| 3.3.1 本地外差检测BOTDR系统 |
| 3.3.2 自外差检测BOTDR系统 |
| 3.4 实验及结果分析 |
| 3.4.1 本地外差检测BOTDR系统信噪比优化结果 |
| 3.4.2 自外差检测BOTDR系统信噪比优化结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于神经网络的BOTDR系统温度特征提取 |
| 4.1 人工神经网络 |
| 4.1.1 人工神经网络结构 |
| 4.1.2 人工神经网络提取温度特征的原理 |
| 4.1.3 存在的问题 |
| 4.2 用于温度特征提取的神经网络优化训练方法 |
| 4.2.1 训练集优化 |
| 4.2.2 布里渊频移温度系数标定 |
| 4.2.3 实验及结果分析 |
| 4.3 基于极限学习机网络的温度特征提取 |
| 4.3.1 极限学习机网络 |
| 4.3.2 极限学习机网络提取温度特征的原理 |
| 4.3.3 实验及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 布里渊散射谱图像特征提取 |
| 5.1 布里渊散射谱图像 |
| 5.1.1 布里渊散射谱图像测量系统 |
| 5.1.2 单模光纤的布里渊散射谱图像 |
| 5.1.3 大有效面积光纤的布里渊散射谱图像 |
| 5.2 基于边缘检测的布里渊频移特征提取 |
| 5.2.1 数字图像的边缘检测 |
| 5.2.2 基于二阶边缘检测算子的布里渊频移特征提取 |
| 5.2.3 实验及结果分析 |
| 5.3 基于卷积神经网络的温度和应变同时测量 |
| 5.3.1 卷积神经网络 |
| 5.3.2 卷积神经网络提取多峰布里渊散射谱图像特征 |
| 5.3.3 仿真结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）微波光子宽带移相系统性能模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 SSB色散抑制技术 |
| 1.2.2 载波相移技术 |
| 1.2.3 双通道叠加技术 |
| 1.3 本文主要工作及章节安排 |
| 1.3.1 主要工作 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第二章 微波光子链路重要器件 |
| 2.1 激光器 |
| 2.2 电光调制器 |
| 2.2.1 相位调制器(PM) |
| 2.2.2 马赫曾德尔调制器(MZM) |
| 2.2.3 双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM) |
| 2.3 光放大器 |
| 2.4 光电探测器 |
| 2.5 光纤的色散特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微波光子链路理论模型及性能参数分析 |
| 3.1 光子链路相关调制技术 |
| 3.1.1 双边带(DSB)调制技术 |
| 3.1.2 单边带(SSB)调制技术 |
| 3.1.3 抑制载波双边带(CS-DSB)调制技术 |
| 3.2 光子链路的色散抑制技术 |
| 3.3 链路增益 |
| 3.4 噪声特性 |
| 3.4.1 噪声系数 |
| 3.4.2 热噪声 |
| 3.4.3 散弹噪声 |
| 3.4.4 相对强度噪声 |
| 3.5 非线性失真 |
| 3.6 无杂散动态范围(SFDR) |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 微波光子宽带移相系统性能模拟研究 |
| 4.1 基于希尔伯特变换的宽带色散免疫技术 |
| 4.1.1 系统结构及工作原理 |
| 4.1.2 实验结果与讨论 |
| 4.2 基于DSB宽带色散免疫移相技术 |
| 4.2.1 系统结构及工作原理 |
| 4.2.2 实验结果与讨论 |
| 4.3 基于CS-DSB的可调光载波边带比宽带色散免疫移相技术 |
| 4.3.1 系统结构及工作原理 |
| 4.3.2 实验结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）新型非稀土光子玻璃的制备及用于光谱转换器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光子玻璃的定义和分类 |
| 1.1.1 稀土光子玻璃 |
| 1.1.2 一般金属掺杂光子玻璃 |
| 1.1.3 贵金属纳米微粒掺杂光子玻璃 |
| 1.1.4 量子点掺杂光子玻璃 |
| 1.2 光子玻璃主要应用及研究进展 |
| 1.2.1 特种光纤 |
| 1.2.2 光纤放大器 |
| 1.2.3 光波导 |
| 1.2.4 非线性光学器件 |
| 1.3 基于光子玻璃的光谱转换技术 |
| 1.3.1 日盲紫外光下转换探测 |
| 1.3.2 半导体照明及显示器件 |
| 1.4 本文研究内容及技术路线 |
| 第二章 实验、测试与仪器 |
| 2.1 玻璃制备方法 |
| 2.2 样品分析与测试仪器 |
| 2.2.1 热分析 |
| 2.2.2 结构分析 |
| 2.2.3 光谱分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 新型Sn~(2+)掺杂光子玻璃用于日盲紫外探测的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 玻璃组分的设计 |
| 3.2.2 发射器和探测器的设计 |
| 3.2.3 测试电路设计 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 SFS玻璃光学性能 |
| 3.3.2 发射器性能 |
| 3.3.3 探测器性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光子玻璃在半导体照明/显示器件的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 白光照明用Sb~(3+)掺杂光子玻璃 |
| 4.2.1 玻璃的设计及制备 |
| 4.2.2 白光性能评估方法 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 无机钙钛矿量子点掺杂高色纯度光子玻璃 |
| 4.3.1 玻璃的设计及制备 |
| 4.3.2 测试与表征 |
| 4.3.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（4）面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光及光纤激光器概述 |
| 1.3 包层泵浦及泵浦结构 |
| 1.4 单纵模激光的实现方法 |
| 1.5 本论文内容安排 |
| 1.6 本论文主要创新点 |
| 2 高功率定波长单纵模掺铥光纤激光器 |
| 2.1 2μm激光概述 |
| 2.1.1 2μm激光应用 |
| 2.1.2 2μm激光实现方式 |
| 2.2 增益介质-掺铥石英光纤 |
| 2.3 波长选择器件-光纤布拉格光栅 |
| 2.4 高功率光纤泵浦激光器 |
| 2.5 定波长掺铥光纤激光器的光学结构及工作原理 |
| 2.6 定波长掺铥光纤激光器的激光输出特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器 |
| 3.1 激光波长的调谐方式 |
| 3.2 基于法布里-珀罗腔原理的可调谐滤波器 |
| 3.3 带间泵浦的可调谐掺铥光纤激光器 |
| 3.3.1 激光器光学结构及工作原理 |
| 3.3.2 激光器输出特性 |
| 3.4 790nm泵浦的高功率可调谐掺铥光纤激光器 |
| 3.4.1 激光器光学结构及工作原理 |
| 3.4.2 激光器输出特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 宽带可调谐单纵模布里渊光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 光纤中的受激布里渊散射 |
| 4.1.2 2μm布里渊光纤激光器进展 |
| 4.2 增益介质-高掺锗光纤 |
| 4.3 可调谐单纵模布里渊光纤激光器的光学结构及工作原理 |
| 4.4 可调谐单纵模布里渊光纤激光器的激光输出特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 1.65微米高功率窄线宽拉曼光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 甲烷气体探测 |
| 5.1.2 光纤中的受激拉曼散射 |
| 5.2 1.65μm高功率拉曼连续光纤激光器 |
| 5.2.1 1541 nm高功率连续泵浦激光器 |
| 5.2.2 拉曼激光器光学结构及工作原理 |
| 5.2.3 拉曼激光器输出特性 |
| 5.3 1.65μm高功率拉曼脉冲光纤激光器 |
| 5.3.1 方案设计 |
| 5.3.2 1541 nm高功率脉冲泵浦激光器 |
| 5.3.3 拉曼激光器光学结构及工作原理 |
| 5.3.4 拉曼激光器输出特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 论文总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（5）基于机器学习的光纤信道动态模拟技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信系统的发展背景、特点及施工特点 |
| 1.1.1 光纤通信的发展背景 |
| 1.1.2 光纤通信的特点 |
| 1.1.3 光纤通信网络的现实施工背景 |
| 1.2 光通信系统的研究现状及其发展趋势 |
| 1.2.1 光通信系统的研究现状 |
| 1.2.2 未来光通信系统的发展趋势 |
| 1.3 人工智能、机器学习与深度学习 |
| 1.3.1 人工智能、机器学习和深度学习的介绍 |
| 1.3.2 机器学习与深度学习 |
| 1.3.3 深度神经网络(DNN)的应用及发展 |
| 1.3.4 循环神经网络(RNN)的特点及发展 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.4.1 研究思路 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.5 本论文的组织结构 |
| 第二章 人工智能算法在光纤通信系统方面的应用 |
| 2.1 光纤通信的一些技术原理及系统结构 |
| 2.1.1 光纤通信系统结构 |
| 2.1.2 光纤通信的一些技术原理 |
| 2.2 人工智能算法在光纤通信系统方面的应用 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光纤信道模拟及算法选择 |
| 3.1 传统的信道模拟方法 |
| 3.2 传统信道模拟方法的使用及其缺点 |
| 3.3 采用智能算法的关键技术分析 |
| 3.4 选用机器学习算法的优势 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于人工智能的光纤信道分析 |
| 4.1 基于深度神经网络(DNN)的光纤信道分析 |
| 4.1.1 数据采集 |
| 4.1.2 DNN原理及DNN模拟光纤信道分析 |
| 4.2 基于长短时记忆(LSTM)的光纤信道分析 |
| 4.2.1 数据采集 |
| 4.2.2 RNN及LSTM原理 |
| 4.2.3 LSTM光纤信道模拟分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（6）基于泵浦功率限制下光PPM系统的MOPA发射技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 深空光通信概述 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 关键技术 |
| 1.3.1 PPM调制原理 |
| 1.3.2 光放大技术 |
| 1.4 研究目的及意义 |
| 1.5 本文主要工作及论文安排 |
| 第2章 深空光通信发射技术研究 |
| 2.1 MOPA光纤放大器研究现状 |
| 2.2 MOPA光纤放大器理论分析 |
| 2.2.1 光纤放大器的理论模型 |
| 2.2.2 双包层光纤结构 |
| 2.2.3 掺杂光纤 |
| 2.2.4 光纤放大器的基本结构 |
| 2.3 内调制下的MOPA发射技术分析 |
| 2.3.1 基于泵浦功率限制下的内调制光PPM发射模型 |
| 2.3.2 仿真验证及结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于泵浦功率限制下的光放大PPM发射系统优化 |
| 3.1 基于泵浦功率限制下的光放大PPM发射方案设计 |
| 3.1.1 掺Yb3+的光纤放大器理论分析 |
| 3.1.2 种子源信号的选取 |
| 3.1.3 发射端整体设计 |
| 3.2 基于1064nm的掺镱光纤光放大PPM的性能分析 |
| 3.2.1 传统方式下发射功率需求分析 |
| 3.2.2 仿真验证及结果分析 |
| 3.3 基于1550nm的掺铒光纤光放大PPM的性能分析 |
| 3.3.1 掺铒光纤光放大PPM发射模型 |
| 3.3.2 仿真验证及结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于泵浦功率限制下的光放大PPM发射接收方案 |
| 4.1 深空光PPM发射接收系统模型及搭建方案 |
| 4.2 基于不同占空比下的光PPM发射接收性能分析 |
| 4.2.1 理想脉冲下占空比对接收端性能的影响 |
| 4.2.2 不同占空比对发射端输出信号的影响 |
| 4.2.3 仿真结果及分析 |
| 4.3 基于保护时隙下的光PPM发射接收性能分析 |
| 4.3.1 基于保护时隙下发射端脉冲信号质量分析 |
| 4.3.2 仿真结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 下一步研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
（7）银纳米晶增强掺稀土重金属玻璃的发光机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.2 银纳米晶 |
| 1.2.1 银纳米晶的等离子体共振效应 |
| 1.2.2 银纳米晶增强稀土玻璃研究进展 |
| 1.2.3 Ag-Tm近红外发光增强机制与研究进展 |
| 1.2.4 Ag-Er发光增强机制和研究进展 |
| 1.3 稀土离子掺杂重金属氧化物玻璃 |
| 1.3.1 稀土元素的基本介绍 |
| 1.3.2 稀土元素光致发光 |
| 1.3.3 铋酸盐玻璃 |
| 1.3.4 碲酸盐玻璃 |
| 1.4 本论文的研究内容及意义 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 第二章 实验过程与理论基础 |
| 2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.2 制备方法 |
| 2.3 样品性能测试 |
| 2.3.1 密度 |
| 2.3.2 玻璃样品折射率的测试 |
| 2.3.3 测试玻璃样品的性能 |
| 2.4 基本光谱理论计算 |
| 2.4.1 Judd-Ofelt理论 |
| 2.4.2 吸收截面发射截面及增益系数 |
| 第三章 Ag纳米颗粒增强Tm~(3+)离子铋酸盐玻璃的近红外发光性能研究. |
| 3.1 Tm~(3+)掺杂铋酸盐玻璃1.47μm波段的光谱性质 |
| 3.1.1 铋酸盐玻璃样品的成分 |
| 3.1.2 XRD衍射图 |
| 3.1.3 吸收光谱 |
| 3.1.4 TEM分析 |
| 3.1.5 荧光光谱 |
| 3.1.6 发光机理分析 |
| 3.1.7 荧光寿命分析 |
| 3.2 本章小结 |
| 第四章 等离子体增强Er~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的发光光谱的研究 |
| 4.1 Tm~(3+)掺杂碲酸盐玻璃的发光性质 |
| 4.1.1 碲酸盐玻璃样品的成分 |
| 4.1.2 XRD图谱 |
| 4.1.3 吸收光谱 |
| 4.1.4 TEM图 |
| 4.1.5 Er~(3+)/Ag共掺碲酸盐玻璃的下转换发射 |
| 4.1.6 Er~(3+)/Ag共掺碲酸盐玻璃的上转换发射 |
| 4.1.7 Er~(3+)/Ag共掺碲酸盐玻璃的近红外发射光谱 |
| 4.1.8 Er~(3+)/Ag共掺碲酸盐玻璃的近红外发射荧光衰减 |
| 4.1.9 Er~(3+)/Ag共掺碲酸盐玻璃的中红外发射光谱 |
| 4.2 本章小结 |
| 第5章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间获得的学术成果及奖励情况 |
（8）稀土掺杂硅酸盐玻璃光谱性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 稀土离子 |
| 1.1.1 稀土离子的光谱特性 |
| 1.1.2 稀土掺杂光学玻璃应用 |
| 1.2 稀土掺杂硅酸盐玻璃研究进展 |
| 1.2.1 稀土掺杂硅酸盐玻璃上转化发光研究 |
| 1.2.2 稀土掺杂硅酸盐玻璃下转化发光研究 |
| 1.2.3 稀土掺杂硅酸盐玻璃光谱吸收研究 |
| 1.3 课题研究目的及主要研究内容 |
| 第2章 实验表征 |
| 2.1 稀土掺杂硅酸盐玻璃体系设计 |
| 2.1.1 玻璃基质体系的选择 |
| 2.1.2 稀土离子的选择 |
| 2.2 稀土掺杂硅酸盐玻璃制备方法 |
| 2.3 稀土掺杂硅酸盐玻璃制备流程 |
| 2.4 稀土掺杂硅酸盐玻璃性能表征 |
| 2.4.0 膨胀系数 |
| 2.4.1 密度 |
| 2.4.2 耐水性 |
| 2.4.3 折射率 |
| 2.4.4 荧光光谱 |
| 2.4.5 吸收/反射光谱 |
| 2.4.6 XRD测试 |
| 2.4.7 SEM测试 |
| 第3章 Yb~(3+)/Tm~(3+)/Ho~(3+)掺杂硅酸盐玻璃光谱性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)离子掺杂玻璃样品的制备 |
| 3.2.1 基质玻璃制备 |
| 3.2.2 上转换玻璃的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 基质玻璃性能 |
| 3.3.2 单掺Yb~(3+)玻璃样品的光谱性能 |
| 3.3.3 Tm~(3+)/Yb~(3+)双掺玻璃样品光谱性能 |
| 3.3.4 Ho~(3+)/Yb~(3+)双掺玻璃样品光谱性能 |
| 3.3.5 Yb~(3+)/Tm~(3+)/Ho~(3+)三掺玻璃样品光谱性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ce~(3+)/Tm~(3+)/Sm~(3+)掺杂硅酸盐玻璃光谱性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ce~(3+)/Tm~(3+)/Sm~(3+)掺杂玻璃样品的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 基质玻璃的物理性能 |
| 4.3.2 单掺Ce~(3+)玻璃样品光谱性能 |
| 4.3.3 单掺Tm~(3+)玻璃样品光谱性能 |
| 4.3.4 单掺Sm~(3+)玻璃样品光谱性能 |
| 4.3.5 稀土离子掺杂最佳浓度的确定 |
| 4.3.6 Ce~(3+)/Tm~(3+)/Sm~(3+)相互作用对光谱性能影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃复合隐身材料光谱性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光隐身原理 |
| 5.3 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃复合隐身材料的制备 |
| 5.3.1 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃的制备 |
| 5.3.2 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃粉体的制备 |
| 5.3.3 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃复合隐身材料固化剂的选择 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃物化性分析 |
| 5.4.2 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃光谱性能分析 |
| 5.4.3 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃浮选对反射率的影响 |
| 5.4.4 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃与固化剂比例对光谱性能的影响 |
| 5.4.5 Sm~(3+)/Ce~(3+)掺杂硅酸盐玻璃粉体粒径对反射率的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.3 本论文创新性结果 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 致谢 |
（9）过渡金属离子掺杂宽带近中红外发光材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 过渡金属离子 |
| 1.2.1 过渡金属离子的概述 |
| 1.2.2 过渡金属离子的发光机理 |
| 1.2.3 过渡金属离子的掺杂基质 |
| 1.2.4 过渡金属离子的研究现状 |
| 1.2.4.1 Ni~(2+)离子的研究现状 |
| 1.2.4.2 Cr~(4+)离子的研究现状 |
| 1.2.4.3 Cr~(3+)和Mn~(2+)离子的研究现状 |
| 1.2.4.4 Cr~(2+)和Fe~(2+)离子的研究现状 |
| 1.3 过渡金属离子的光学应用 |
| 1.3.1 超宽带光纤放大器用材料 |
| 1.3.2 白光LED光源 |
| 1.3.3 生物成像用材料 |
| 1.3.4 脉冲激光饱和吸收体 |
| 1.3.5 非线性光学 |
| 1.3.6 光储存用长余辉材料 |
| 1.4 本课题的来源、研究意义及研究主要内容 |
| 1.4.1 课题的来源 |
| 1.4.2 课题的研究意义 |
| 1.4.3 研究的主要内容 |
| 第二章 样品的制备与测试表征 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 样品制备方法 |
| 2.2.1 玻璃及微晶玻璃的制备方法 |
| 2.2.2 光纤的制备方法 |
| 2.2.3 多晶粉末的制备 |
| 2.3 材料测试方法与使用仪器 |
| 2.3.1 差热分析(DTA,Differential Thermal Analysis) |
| 2.3.2 X射线衍射(XRD,X-Ray Diffraction) |
| 2.3.3 拉曼光谱(Raman Spectra) |
| 2.3.4 透过/吸收光谱(Absorption Spectra) |
| 2.3.5 漫反射光谱(DRS,Diffuse Reflectance Spectrum) |
| 2.3.6 光学显微镜(Optical Microscope) |
| 2.3.7 扫描电子显微镜(SEM,Scanning Electron Microscopy) |
| 2.3.8 透射电子显微镜(TEM,Transmission Electron Microscope) |
| 2.3.9 氙灯激发荧光光谱(Fluorescence Spectra) |
| 2.3.10 近中红外发光光谱与寿命(Photoluminescence Spectroscopy) |
| 2.3.11 微区元素分析(EPMA,Electron Probe Micro-analyzer) |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Ni~(2+)离子掺杂Li_2O-Al_2O_3-SiO_2氧化物微晶玻璃结构及光学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Ni~(2+)离子掺杂Li_2O-Al_2O_3-SiO_2氧化物微晶玻璃样品的制备 |
| 3.3 Ni~(2+)离子掺杂Li_2O-Al_2O_3-SiO_2氧化物微晶玻璃结构表征 |
| 3.4 Ni~(2+)离子掺杂Li_2O-Al_2O_3-SiO_2氧化物微晶玻璃光谱表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Ni~(2+)离子掺杂氟硅酸盐微晶玻璃的结构及光学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ni~(2+)离子掺杂氟硅酸盐微晶玻璃的设计与制备 |
| 4.2.1 Ni~(2+)离子掺杂氟硅酸盐微晶玻璃的设计 |
| 4.2.2 Ni~(2+)离子掺杂氟硅酸盐微晶玻璃的制备 |
| 4.3 Ni~(2+)离子掺杂Rb F-ZnF_2-SiO_2微晶玻璃的结构与光学性能表征 |
| 4.3.1 Ni~(2+)离子掺杂RbF-ZnF_2-SiO_2微晶玻璃的结构表征 |
| 4.3.2 Ni~(2+)离子掺杂RbF-ZnF_2-SiO_2微晶玻璃的光学性能 |
| 4.4 Ni~(2+)离子掺杂CsF-ZnF_2-Ga_2O_3-SiO_2微晶玻璃的结构与光学性能表征 |
| 4.4.1 Ni~(2+)离子掺杂CsF-ZnF_2-Ga_2O_3-SiO_2微晶玻璃的结构表征 |
| 4.4.2 Ni~(2+)离子掺杂CsF-ZnF_2-Ga_2O_3-SiO_2微晶玻璃的光学性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Ni~(2+)离子掺杂氟氧化物微晶玻璃的多相调控及超宽带发光 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Ni~(2+)离子掺杂氟氧化物微晶玻璃的设计与制备 |
| 5.2.1 Ni~(2+)离子掺杂氟氧化物微晶玻璃的设计 |
| 5.2.2 Ni~(2+)离子掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备 |
| 5.3 Ni~(2+)离子掺杂氟氧化物微晶玻璃的可控析晶 |
| 5.4 Ni~(2+)离子掺杂氟氧化物微晶玻璃的超宽带发光调控 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 Cr~(2+)离子掺杂中红外宽带发光复合玻璃的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Cr~(2+)离子掺杂ZnS粉体的制备及发光性能表征 |
| 6.3 硼磷酸盐母体玻璃的制备及发光性能表征 |
| 6.4 Cr~(2+)离子掺杂ZnS复合玻璃的制备及发光性能表征 |
| 6.5 Cr~(2+)离子掺杂ZnS复合玻璃光纤的制备及发光性能表征 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 具有梯度结构的过渡金属离子掺杂微晶玻璃光学性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 具有梯度结构的Ni~(2+)离子掺杂氧化物微晶玻璃光学性能研究 |
| 7.3 具有梯度结构的Mn~(2+)离子掺杂氧化物微晶玻璃光学性能研究 |
| 7.4 具有梯度结构的材料体系拓展探索 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤激光器 |
| 1.3 可调谐激光器 |
| 1.4 本论文内容概述 |
| 1.5 本论文主要创新点 |
| 2 光纤激光器理论 |
| 2.1光纤中的光传输 |
| 2.2 光纤激光器的结构 |
| 2.3 增益介质 |
| 2.4 功率提升 |
| 2.5 波长调谐 |
| 2.6 纳秒脉冲掺镱光纤激光器及其主参量功率放大 |
| 2.7 第二章总结 |
| 3 基于3D打印FBG滤波器的可调谐光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于3D打印的可调谐FBG滤波器 |
| 3.2.1 设计方法 |
| 3.2.2 测试结果 |
| 3.3 30nm可调谐铒镱共掺光纤激光器 |
| 3.3.1 激光器结构 |
| 3.3.2 激光器调谐特性 |
| 3.4 第三章总结 |
| 4 波长间隔可调谐的多波长掺铥光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 增益介质 |
| 4.3 2μm多波长激光器 |
| 4.4 波长稳定 |
| 4.5 滤波器 |
| 4.6 掺铥光纤激光器中的多波长稳定输出 |
| 4.7 波长间隔切换 |
| 4.8 第四章总结 |
| 5 连续可调谐窄线宽光纤激光器的研究 |
| 5.1 可编程激光器 |
| 5.2 结构和原理 |
| 5.3 调谐范围 |
| 5.4 波长调谐精度 |
| 5.5 线宽 |
| 5.6 波长稳定性 |
| 5.7 功率平坦度 |
| 5.8 气体传感应用 |
| 5.9 与结合了掺铒光纤放大器和电光调制器的可调谐激光器的比较 |
| 5.10 与其他可编程激光器的比较 |
| 5.11 连续可调谐双波长光纤激光器 |
| 5.11.1 单谐振腔输出特性 |
| 5.11.2 双谐振腔输出特性 |
| 5.12 第五章总结 |
| 6 用于二氧化碳远程浓度探测的可调谐光纤光源 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 二氧化碳监测的需求 |
| 6.3 二氧化碳检测技术 |
| 6.4 基于Scheimpflug原理的连续光差分雷达 |
| 6.5 高功率窄线宽可调谐种子源 |
| 6.6 二氧化碳连续光差分雷达的测量 |
| 6.7 第六章总结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
四、Lanthanide-Activated Fiber Materials for Broadband Optical Amplifiers（论文参考文献）
- [1]BOTDR传感系统性能优化方法研究[D]. 王健健. 华北电力大学(北京), 2021
- [2]微波光子宽带移相系统性能模拟研究[D]. 张浩. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]新型非稀土光子玻璃的制备及用于光谱转换器件的研究[D]. 许凯. 南京邮电大学, 2020(03)
- [4]面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究[D]. 尹韬策. 浙江大学, 2020(02)
- [5]基于机器学习的光纤信道动态模拟技术研究[D]. 张乃夫. 北京邮电大学, 2020(05)
- [6]基于泵浦功率限制下光PPM系统的MOPA发射技术研究[D]. 钟路. 重庆邮电大学, 2020(02)
- [7]银纳米晶增强掺稀土重金属玻璃的发光机制研究[D]. 孟少华. 上海应用技术大学, 2020(02)
- [8]稀土掺杂硅酸盐玻璃光谱性能研究[D]. 李正宇. 长春理工大学, 2020(01)
- [9]过渡金属离子掺杂宽带近中红外发光材料的研究[D]. 毛倩楠. 华南理工大学, 2020(01)
- [10]1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究[D]. 杨雄. 浙江大学, 2020(02)