耗散孤子脉冲的放大和超连续光谱的产生
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第一章绪论1.光电子器件按功能分为哪几类?每类大致包括哪些器件?光电子器件按功能分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件。
光源器件分为相干光源和非相干光源。
相干光源主要包括激光和非线性光学器件等。
非相干光源包括照明光源、显示光源和信息处理用光源等。
光传输器件分为光学元件(如棱镜、透镜、光栅、分束器等等)、光波导和光纤等。
光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件、光路由器等。
光探测器件分为光电导型探测器、光伏型探测器、热伏型探测器、各种传感器等。
光存储器件分为光盘(包括CD 、VCD 、DVD 、LD 等)、光驱、光盘塔等。
2.谈谈你对光电子技术的理解。
光电子技术主要研究物质中的电子相互作用及能量相互转换的相关技术,以光源激光化,传输波导(光纤)化,手段电子化,现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征,是一门新兴的综合性交叉学科。
3.谈谈光电子技术各个发展时期的情况。
20世纪60年代,光电子技术领域最典型的成就是各种激光器的相继问世。
20世纪70年代,光电子技术领域的标志性成果是低损耗光纤的实现,半导体激光器的成熟特别是量子阱激光器的问世以及CCD 的问世。
20世纪80年代,出现了大功率量子阱阵列激光器;半导体光学双稳态功能器件的得到了迅速发展;也出现了保偏光纤、光纤传感器,光纤放大器和光纤激光器。
20世纪90年代,掺铒光纤放大器(EDFA)问世,光电子技术在通信领域取得了极大成功,形成了光纤通信产业;。
另外,光电子技术在光存储方面也取得了很大进展,光盘已成为计算机存储数据的重要手段。
21世纪,我们正步入信息化社会,信息与信息交换量的爆炸性增长对信息的采集、传输、处理、存储与显示都提出了严峻的挑战,国家经济与社会的发展,国防实力的增强等都更加依赖于信息的广度、深度和速度。
⒋举出几个你所知道的光电子技术应用实例。
如:光纤通信,光盘存储,光电显示器、光纤传感器、光计算机等等。
光电子技术复习题总结(2012.6.1)第一章:光的基础知识及发光源1.光的基本属性?光具有波动和粒子的双重性质,即具有波粒二象性。
2.激光的特性?(1)方向性好(2)单色性好(3)亮度高(4)相干性好3.玻尔假说:定态假设和跃迁假设?(1)定态假设;原子存在某些定态,在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。
原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、……、En ,而不能采取其它值。
(2)跃迁假设;只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时,才能发射一个能量为h4.光与物质的共振相互作用的三种过程?受激吸收、自发辐射、受激辐射5.亚稳态?自发辐射的过程较慢时,粒子在E2能级上的寿命就长,原子处在这种状态就比较稳定。
寿命特别长的激发态称为亚稳态。
其寿命可达10-3~1s,而一般激发态寿命仅有10-8s。
6.受激辐射的光子性质?受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。
7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系?宏观表现?两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在,相互竞争,其宏观效果是二者之差。
当吸收过程比受激辐射过程强时,宏观看来光强逐渐减弱;反之,当吸收过程比受激辐射过程弱时,宏观看来光强逐渐加强。
8.受激辐射与自发辐射的区别?最重要的区别在于光辐射的相干性,由自发辐射所发射的光子的频率、相位、振动方向都有一定的任意性,而受激辐射所发出的光子在频率、相位、振动方向上与激发的光子高度一致,即有高度的简并性。
9.光谱线加宽现象?由于各种因素影响,自发辐射所释放的光谱并非单色,而是占据一定的频率宽度,分布在中心频率v0附近一个有限的频率范围内,自发辐射的这种现象称为光谱线加宽。
10.谱线加宽的原因?由于能级有一定的宽度,所以当原子在能级之间自发发射时,它的频率也有一个变化范围△vn.11.谱线加宽的物理机制分为哪两大类?它们的区别?分为均匀加宽和非均匀加宽两大类。
RESEARCH FRONTIER
光电产品与资讯
2014.4
14
■ 《中国激光》编辑部
耗散孤子脉冲的放大和超连续光谱的产生
超连续谱在脉冲压缩、光通信、光学相干层析、光谱分析、超短脉冲产生和光学频率梳等方面有着广泛的应用。超连续谱产生是高强度的脉冲通过非线性材料时,光谱急剧展宽的一种复杂的非线性现象。最近几年出现的光子晶体光纤非线性效应强并且色散可控,所以被广泛应用于超连续谱的产生。天津大学超快激光课题组成功研制一种基于耗散锁模机制产生的超短脉冲激光,并经过双包层掺镱光纤放大后,抽运零色散点在1025 nm附近的光子晶体光纤,产生了550-1750 nm的超连续光谱,最大输出功率为700 mW。双包层掺镱光纤与光子晶体光纤熔接,实现了结构紧凑、环境稳定性好、高相干性的全光纤超连续光源,该研究成果发表在《中国激光》2014年4期(DOI:10.3788/CJL201441. 0405003)。这种锁模激光器能够直接输出具有啁啾的皮秒量级超短脉冲,且单脉冲能量高。皮秒量级的超短激光脉冲在耦合到光子晶体光纤初始端时峰值功率可以控制在一定范围,不会打坏熔接点。进而在负色散的光子晶体光纤中传输时,脉冲宽度会受到光纤负色散的压缩,达到飞秒量级,可以在传输过程中维持较高的峰值功率,与纳秒脉冲或者连续光做抽运源相比,可以产生质量更好,相干性更高的超连续谱。课题组采用了全光纤结构的放大形式,利用光纤输出的种子光在双包层光纤中进行放大,获得了具有正啁啾的皮秒脉冲,功率最高达到4.5 W(受限于抽运激光器功率最大值)。使用10 m长的高非线性光子晶体光纤,零色散波长为1025 nm,因此抽运光处在光子晶体光纤的反常色散区。由于入射到高非线性光纤的激光脉冲是皮秒量级,因此能够承受足够高的激光功率,而在非线性展宽的过程
中,由于光纤为负色散光纤,激光脉冲被压缩,从
而维持较高的峰值功率,增加了非线性过程。最后
实现了550-1750 nm以上的超连续光谱,最大输出
平均功率700 mW。
说明:激光振荡器产生的耗散孤子脉冲经过放大形成高功率
皮秒量级的啁啾脉冲,并最后进入具有负色散结构的高非线
性光子晶体光纤。利用自相位调制和孤子及色散波的相互作
用,形成覆盖500-1750 nm以上高相干度的超连续光源。