与斜波导通道耦合的锁相激光阵列

与斜波导通道耦合的锁相激光阵列

一、斜列波导通道耦合的相位锁定激光列阵(论文文献综述)

刘夏[1](2021)在《基于表面隔离沟槽结构的近红外可调谐分布反馈半导体激光器》文中认为可调谐分布反馈半导体激光器具有体积小、质量轻、便于携带、易集成、波长可调谐等优点,在量子通信,大数据网络,生物医疗,生物探测,激光国防等领域都作为核心光源使用。在传统的法布里-珀罗腔的半导体激光器结构基础上,引入光栅结构来形成周期性的微扰,导致对半导体激光器内部进行折射率或者增益的调制,实现输出光的模式调制。折射率和增益调制对应了折射率耦合型以及增益耦合型分布反馈(DFB)半导体激光器。折射率耦合型分布反馈半导体激光器经常需要引入相移光栅结构,并且其制备过程需要引入二次外延技术,制备器件的成本较高,且由于其结构属性,很难在激光器单管实现较宽的调谐范围。传统增益耦合型分布反馈半导体激光器通过引入周期性吸收,实现单纵模激射,但是依然依赖微纳光栅制备技术和二次外延技术,同时由于周期性吸收材料的引入,降低了器件功率和电光转换效率等重要性能参数,因而没有商用价值。本文采用I-line光刻技术,首次成功制备了激射波长在780纳米(nm)波段和905 nm波段的基于表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,实现了超宽调谐范围和单模激射,并且制作工艺相对简单,无需引入二次外延技术,能够实现大批量生产,具有极强的市场应用潜力。具体的研究内容和成果如下:(1)对半导体激光器的理论进行了阐述,用传输矩阵理论对表面隔离沟槽来实现单纵模分布反馈半导体激光器的光波导机构进行建立模型和分析,并且得出的结论对本文分布反馈半导体激光器的耦合光波导的设计进行理论支撑。(2)创新性设计并制备了激射腔长为1毫米(mm)、峰值波长在780 nm左右的基于表面隔离沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,器件的两侧解理面分别蒸镀了透射率为95%和5%的高透膜和高反膜,该结构的可调谐DFB半导体激光器能够实现稳定的单模激射现象和宽带可调谐现象,在室温工作状态下,当注入电流450毫安(mA)的时候,激光器的输出功率达148.2毫瓦(mW),斜率效率0.28 mA/mW,边模抑制比最高可达36.25分贝(d B),注入电流在90 mA至400 mA之间、工作温度在10℃至45℃的区间,调谐范围从775 nm到792.5nm,可达17.5 nm。(3)创新性设计并制备了腔长为1 mm、激射波长在905 nm附近的基于表面沟槽结构的可调谐分布反馈半导体激光器,激射阈值在100 mA附近,在室温工作状态下,未镀膜的DFB半导体激光器的单边输出功率可达145.3 mW,斜率效率0.28 mA/mW转化效率可达27%以上,未镀膜的分布反馈半导体激光器边模抑制比最高可达37 d B,激光器的3 d B线宽在23 pm左右。随着温度和电流的增大,激射波长漂移现象均匀,在15℃到25℃的温度区间内,调谐范围从从899.9nm到907.6 nm。(4)设计并制备了激射波长在905 nm附近、基于表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光列阵。单片集成了4个信道的表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,且腔长均为1 mm,各信道表面隔离沟槽结构不同,激射波长不同,未镀膜单信道DFB半导体激光器功率均在100 mW左右,且峰值波长红移现象稳定。边模抑制比最高可达44.25 d B。在10℃至45℃的温度区间内,阵列整体在注入电流在130 mA至400 mA之间的工作情况下,波长调谐范围可达48 nm。本文提及的可调谐DFB半导体激光器的光刻工艺均是采用I-line光刻技术和相关制备,制备工艺相对简单,制备时的工艺容差空间大,实验结果能够进行重现,工艺可控制性强,能够实现批量生产。本文设计和制备的可调谐DFB半导体激光器的性能参数指标能够满足工业应用需求,成本较为低廉、生产周期较短,在原子钟、激光雷达、光集成、空间光通信、光谱检测等领域具有了巨大的商业价值和应用前景。

戚晓东[2](2010)在《大功率相干半导体激光列阵原理与实现方法的分析》文中指出本文以大功率相干半导体激光列阵在相干激光雷达等方面的潜在应用为背景,系统分析了半导体激光相干列阵的原理和实现方法,提出了以面发射分布反馈激光器为单元、使用光格子结构最终形成大功率半导体相干激光列阵的方案,并提出了相应的设计结构,进行了参数优化分析,最后提出了未来的研究框架。论文基于光束相干原理和激光列阵理论,认为相干激光列阵的实现本质上是列阵内锁相相干的实现。文章通过对比分析应用目标与半导体激光列阵相干性能极限,指出半导体相干激光列阵研究的困难本质上由半导体材料本身的物理性质和半导体工艺水平所决定。得出要实现实用的相干列阵,需要选用合适的激光单元和锁相列阵耦合方案,并通过附加线宽压缩机制逐步压缩激光线宽。其中,激光单元的类型和单模性能最终决定了其激光相干列阵的最高相干性能。文章通过分析现有实现方案,认为面发射分布反馈(SE-DFB)激光器可作为大功率列阵相干单元;基于波导共振原理的光格子结构可作为普适的列阵耦合结构。本文还提出了自己的相干列阵结构和SE-DFB激光单元设计结构,并用耦合模理论验证了其良好的大功率单模性能,并优化了光栅占空比等参数,并指出了该型激光器的不足和研究契机。论文最后提出采用非矩形光栅、形成器件闭环设计平台和建立新型在线实时监控系统的构想,以改善其性能,推动其最终实现。

范馨燕[3](2010)在《主动锁相光纤激光相干合成技术研究》文中研究说明将多台光纤激光器进行相干合成获得单光束输出,是目前获得高功率、高亮度光纤激光器的一种主要技术途径,在激光加工、激光医疗以及军事领域都有重要的应用前景。因此,研究合成路数和阵元功率均可扩展的光纤激光相干合成系统具有重要的现实意义。本论文对MOPA结构光纤激光相干合成技术进行了较为深入的理论与实验研究,研究内容主要包括:首次提出了能量集中度的概念,定义为远场主瓣所含能量与总能量之比,可反映出远场主旁瓣的能量分布,相比目前常用的相干合成系统评价参数,如桶中功率或光束传输因子等,能量集中度在理论分析和实验测试中都更具有可操作性。斯特列尔比定义为实际远场中心峰值光强与理想中心峰值光强的比值,反映了合成光学系统的调节精度和相位控制精度。本文采用能量集中度和斯特列尔比作为相干合成系统的主要评价参数。基于夫朗和费衍射理论,建立了光纤激光六角形列阵相干合成远场光强分布的理论模型;以六角形列阵为例,利用Matlab仿真软件分析了相干合成系统中填充因子、相位、振幅、偏振、阵元数和阵列排列方式等对远场光强分布的影响。仿真结果表明,填充因子越大,远场能量集中度越高;阵元间相位误差、振幅非均匀性以及偏振误差均会导致能量集中度和斯特列尔比降低。建立了MOPA结构七阵元光纤相干合成模拟实验系统,七路信号光采用10米保偏光纤替代10W保偏光纤放大器传输种子源激光束,设计了六棱台光束合/分束器,获得0.66高填充因子,通过增加棱台反射面或将不同直径棱台环套可进一步实现合成路数的扩展;采用爬山法相位控制技术,分别研究了七阵元六角形列阵、四阵元矩形列阵、三阵元三角形列阵和二阵元线性列阵的远场合成光束分布,获得远场能量集中度为0.40(与理论值0.55接近)、斯特列尔比0.91的七路相干合成光束。开展了光纤激光相干合成系统相位控制方法的系统研究,进行了爬山法、外差法、随机并行梯度下降算法、自适应PR算法四种相位控制技术的实验与比较研究;采用块状铌酸锂晶体、波导型铌酸锂相位调制器及自适应光学变形镜作为相位调制元件,在两路10米保偏光纤相干合成系统中测得四种相位控制电路的相位控制稳定精度如下:爬山法4%,外差法10%,随机并行梯度下降算法4%,自适应PR算法18%。分析了10W保偏光纤放大器的热效应,推导出开机瞬态和稳态时光纤内的温度分布公式,并用Matlab软件进行了数值仿真。对本文中的10W光纤放大器参数,开机后12.3s后温度趋于稳态分布,达到稳态的过程中,光纤纤芯温度上升了约8.06℃。测试了10W保偏光纤放大器和10米保偏光纤传输种子源激光的相位变化速率,两者的相位噪声均主要集中在数kHz附近。实验结果表明本文采用10米保偏光纤模拟10W保偏光纤放大器在相干合成系统的研究中具有可行性和新颖性。最后介绍了光纤激光相干合成系统的应用前景,分析了光纤激光相控阵雷达的基本原理,建立了通过改变初始相位差实现光束扫描的理论模型,并由Matlab软件仿真实现了一维线阵、二维方阵和二维六角阵的光束扫描。

丁鹏[4](2009)在《提高大功率半导体激光列阵光束质量的实验和理论研究》文中研究表明本文以促进大功率半导体激光器在材料加工中的直接应用为背景,以提高大功率半导体激光列阵光束质量为主要研究对象,针对目前大功率半导体激光列阵的发光单元数目多,互相之间无直接光电联系,列阵整体光束质量差的问题,采用了光纤相干耦合外腔、体全息光栅外腔和激光束偏振耦合这三种方法提高半导体激光列阵的光束质量。对各种方法分别进行了理论和实验分析,并讨论了其在实际应用中的可行性问题。大功率半导体激光阵列各发光单元是光电隔离的,提高光束质量的方法有相干耦合和非相干耦合两种方法。目前的外腔锁相技术,通过在半导体激光器外加入具有一定反射率的外腔镜或光栅、位相共轭镜等形成外腔,利用光辐射在外腔中传播时的衍射作用产生锁相的效果。光辐射从外腔反馈镜反射回半导体激光器有源区时,由于衍射反馈到其它单元从而实现了阵列发光单元间的相互耦合。但现有外腔锁相相干耦合技术只能保证相邻发光单元之间有耦合,并不能在所有发光单元之间形成强的耦合。本文提出引入光纤整形器实现半导体激光阵列外腔锁相,即光纤耦合半导体激光外腔锁相。在半导体激光阵列外腔中,利用光纤束的柔韧性、低损耗的特点,使发光单元呈二维排列。这样,外腔中参加锁相的相邻单元数目增多,同时因为光纤集束端面不必考虑散热问题,光纤可以紧密排列,发光单元的填充因子增加,有利于形成并联耦合,提高外腔中的相干程度。采用光纤耦合外腔的方法在半导体激光列阵发光单元间实现了锁相输出,锁相前列阵光谱宽度2.6nm,锁相后光谱宽度0.23nm,提高了列阵整体的相干性,输出光束的光强得到提高。光纤耦合外腔中,列阵作为一个整体运行于统一的超模。本文中确定了耦合系数矩阵,分析了列阵各阶超模的模式增益、近场分布和远场分布。分析了光纤外腔正向和反向功率传输情况,求得了耦合效率。根据主要功率损失原因提出了改进方案。体全息光栅外腔不改变列阵发光单元的排列方式,发光单元之间的耦合较弱,但结构简单、能量损失小。同时,该外腔有很好的波长稳定性。本文用体全息光栅外腔来改善半导体激光阵列的光谱特性,并对其进行了理论分析和软件模拟,确定了最佳外腔长度。实验中将光谱线宽压窄到0.22nm,波长随温度的漂移减小到0.01nm/℃。相干耦合主要通过外腔反馈使单元间的光场相互耦合,为了减小外腔反馈中的自耦合系数,实验中采用了平凹柱面镜作为外腔反射镜,将腔长设为半共焦腔,并进行理论分析,通过外腔实验,阵列的谱线宽度从2.5nm压窄到了0.5nm,一定程度上改善了半导体激光器阵列的相干特性。在此基础上,将体全息光栅和平凹柱面镜构成双外腔,并且在实验中获得了双波长输出,谱线宽度达到0.2nm,随温度变化时,其波长间隔始终稳定在1.8nm。偏振耦合属于非相干耦合,不能改变半导体激光列阵的相干特性,但可以提高输出激光光束的亮度。与波长耦合、空间耦合配合使用,能对激光光束的亮度有较大提高。本文中,使用两个半导体激光堆栈,采用偏振耦合的方法,研制了一台直接应用型的大功率半导体激光器,最大输出功率1kW。在工作电流130A时,电光转换效率约为43%。使用UFF100激光光束质量诊断仪测量,焦斑呈矩形分布,焦斑面积为0.55×5.0mm2,快轴光参积Kf=26.1mm·mrad,激光器系统工作稳定。用其做了钢轨表面硬化、铝合金焊接等试验。提高大功率半导体激光列阵的光束质量具有重要的实用意义。高的光束质量可以产生高的聚焦功率密度,满足深熔焊接等需要高功率密度场合的需要。本文中,通过提高半导体激光列阵输出激光束的光强和亮度,从而获得更高的功率密度。列阵的输出光谱压窄,也可以在泵浦固体激光器等需要窄线宽的场合中有较多应用。同时,文中分析的并联耦合模式理论对今后的列阵或者面阵的外腔耦合具有一定的指导作用。

王新兵[5](2002)在《波导阵列CO2激光器的研究进展》文中研究说明详细介绍了射频激励波导阵列CO2 激光器的研究进展 ,分析讨论了几种典型的波导阵列CO2 激光器的结构特点及今后的发展趋势

洪治[6](2001)在《改善高功率半导体激光器相干特性的研究》文中指出半导体激光器由于效率高、寿命长、使用方便及结构小巧等特点在近几年获得了迅速发展,目前它已占领了世界激光器市场的70%。但对高功率半导体激光器(如宽接触LD、LD列阵及长条LD)来说,它们由于不能辐射近衍射极限的光束而具有很低的空间相干性,且辐射的光谱宽度约1至2nm,使其相干长度只有几百微米。这些特性限制了它们的应用领域,如与单模光纤的耦合、泵浦其它固体激光器、材料处理及二次谐波产生等。本论文着重研究改善高功率半导体激光器相干特性的方法,该项研究是我们与德国柏林工业大学光学研究所合作开展的。 论文首先对各种改善半导体激光器相干特性的方法如种子注入及外腔技术等进行了分析,并综述了其研究进展。在此基础上对四种不同的改善半导体激光器相干特性的技术方案进行了深入的实验研究,它们包括:(1)由普通反射镜构成的LD外腔。(2)LD位相共轭外腔。(3)利用标准具和衍射光栅的反馈注入。(4)用互泵浦位相共轭的反馈注入。并取得了以下独特的、有意义的研究结果。 1.提出了一个结构简单、调整方便、工作稳定可靠且对快轴方向失调不敏感的半导体激光器外腔,并用光射线传输矩阵分析法对该外腔的特性进行了详细的分析讨论。首次提出了作者称之为该外腔二次反馈注入的新运行模式,对该新运行方式在理论上进行了分析,并在实验中得到了验证。对一个1W半导体激光器的外腔实验中,当LD驱动电流为2倍及3.2倍阈值电流时,在二次反馈注入运行模式下,获得的光瓣宽度(FWHM)分别为0.43°及0.63°,对应于1.05×及1.54×衍射极限,光瓣远场位于6°~9°。而在其普通一次反馈注入运行模式下,获得的光瓣宽度则分别为0.52°及1.12°的单瓣输出,对应于1.27×及2.73×衍射极限,光瓣远场位于3°左右。外腔对EM在快轴方向失调的容许度为0.55°,对EM位置失调的容许度为70μm。如果使用一个在前腔镜镀有增透膜的半导体激光器,则在一次及二次反馈注入运行时的外腔输出功率可能会有非常大的提高。该外腔二次反馈注入运行方式的优越性有:可容易获得高阶模的放大输出(大于30阶模),这原来只能用主激光器进行注入锁定的复杂系统才能获得;输出光瓣的 浙江大学博士学位论文宽度与普通外腔运行相比要小得多等。该方法将对半导体激光器的研究起促进作用。 2.对LD的自泵浦位相共轭外腔进行了全面深入的实验研究,包括n:BaTIO。晶体中的自泵浦位相共轭建立过程、位相共轭反射率、位相共轭光功率、LD在位相共轭反馈注入下的输出功率变化及光束远场分布变化等。实验中当选择LD输出的 10阶模进行位相共轭反馈注入时,LD外腔输出获得了最佳的光束质量,光束输出的大部分能量集中在宽度JWHM)为 0.75”(即 1.83倍衍射极限)的高斯分布内。但实验中发现位相共轭光功率的饱和效应(饱和功率smw左右),不足以使 Iw LD实现空间单模运行。4 3.对一个7W半导体激光器进行了结构及输出特性的测试,如光谱特性、输出功率及输出光束空间分布等。在标准具反馈注入实验的基础上,提出了标准具加光栅反馈注入的方法,在半导体驱动电流为 3刀 A(自由振荡输出功率为 1.39W)时,获得了单纵模输出。 4.对一个7W半导体激光器进行了普通的互泵浦位相共轭注入波长锁定实验研究。但只当激光器输出功率仅为462 mw时,其辐射波长才被主激光器基本锁定,锁定时的线宽为主激光器线宽的1石倍,且由于ZK光栅效应,波长锁定的稳定性较差。首次提出了利用两块光折变晶体的互泵浦位相共轭反馈注人实验方案,即利用一块 n:BaTIO。晶体作互泵浦位相共轭器,而另一块 CO:BaTIO。晶体作双光束耦合位相共轭放大器的实验结构。采用该实验方案,激光器波长被完全锁定时的输出功率则达到2石W,其线宽为主激光器线宽的1.4倍,同时其位相共轭反馈注入功率及波长锁定效果要比用一块晶体时的实验结果更稳定。该方法同样也适用于长条半导体激光器。目前对改善由多个列阵组成的高功率半导体激光器的相干特性尚未见研究报道。 5.所有四种实验方案对改善一个不具有双瓣光束形式的半导体激光器门或7W)的空间相干性均无效。

马养武[7](1994)在《特殊构型的相位锁定波导列阵CO2激光器》文中进行了进一步梳理提出一种获得波导列阵CO2激光器列阵各波导元相位完全锁定的特殊方法和新构型,观察到近场的光强分布和远场的对称态和反对称态的模场分布。

邢锦云[8](1993)在《斜列波导通道耦合的相位锁定激光列阵》文中指出 赫里厄特·瓦特大学物理系光电子与激光工程部的一个研究组,用连续耦合法实现了5 通道CO2激光列阵的相位锁定。这种耦合器是在矩形腔波导激光器中通过在斜列方向的几何搭接实现的。在相位锁定运转中,一个射频放电激发系统已产生125W功率,每通道的功

陈阳[9](2021)在《基于微纳光波导的量子信息处理实验研究》文中研究指明量子计算与量子理论的发展为解决后摩尔时代中芯片尺寸受限以及经典物理原理不适用提供了重要的全新原理的解决方案,并且能够原理性的满足未来对更高信息量的要求。而量子信息系统的小型化和集成化势必将成为量子信息与量子计算领域中重要的发展方向。本文我们利用微纳光波导结构研究了集成光学系统在不同体系下的量子信息处理过程。主要研究内容有:1.我们研究在集成微纳结构中量子信息的传输,我们实现了在十多个微米长的表面等离激元波导中双光子偏振纠缠态的传输,并且纠缠性质能够很好的保持。我们通过使用可调相位片测量了双光子干涉曲线,并评估了系统的整体损耗对于利用表面等离激元结构实现量子传感的影响。我们的研究结果对于在有损耗的系统或者利用表面等离激元结构实现突破标准散粒噪声极限的量子成像或量子传感测量提供了基本的理论和实验研究。2.我们简要介绍了飞秒激光直写透明介质材料中光诱导折射率变化的机理,可以被用来制备光波导。我们基于飞秒激光直写玻璃波导体系,演示了偏振无关的光波导器件的基本性能和应用于量子信息处理的可能性、演示了路径编码的量子CNOT门的逻辑功能、通过级联路径编码的量子CNOT门和单比特门演示了制备路径编码贝尔纠缠态的可能性和结构的可扩展能力。我们的研究结果展示了我们可以利用飞秒激光直写技术实现精准的不同参数的基本元器件,未来可用于研究大规模的量子线路或者量子模拟。3.我们探讨了光波导中傍轴近似条件下电磁场的传播满足薛定谔形式的传播方程,基于此探讨了光在波导中的传输行为与固体中电子行为的相似性。构建了紧束缚近似模型用于描述光在波导阵列中的传输行为,并且研究了两个耦合波导系统中的参数对于复杂阵列结构的可移植性。基于我们建立的直观的理论结果我们综述讨论了光学波导阵列系统的诸多应用,并且在实验上利用飞秒激光直写技术加工了一维拓扑非平庸的波导阵列结构,研究了系统边界态在阵列结构中的演化,并且实验观察到了拓扑相变的过程。基于我们对于波导阵列中光的传播行为的基础理论和实验研究,未来我们将对更高维度以及更复杂的物理模型展开研究。4.基于蜂窝状六角晶格结构,我们介绍了具有不同亚晶格能量的二维拓扑绝缘体模型。根据对模型的能带进行分析,这样的系统具有非平庸的能谷相关的拓扑陈数。我们通过构建具有不同谷陈数的光子晶体结构,在界面处理论预测了谷相关的光的方向性传输性质。基于这种谷相关的选择性耦合机理,我们构建了谷相关的波分束的结构,并且特殊设计了一个工作在1550 nm波段的鱼叉形状的等比分束器结构,我们演示了在这种谷相关的拓扑分束器结构上的双光子量子干涉过程。更进一步我们构建了一个简单的量子线路结构用于证实结构中路径纠缠态的产生,这项工作为利用谷相关的拓扑绝缘体结构应用于量子信息处理过程提供了开拓性的新颖思路。

周睿[10](2021)在《77GHz毫米波雷达研究》文中研究表明毫米波雷达因其分辨率高、能够全天候工作等特点而受到广泛关注。相控阵以及数字波束形成技术的引入使毫米波雷达具备了电子波束扫描能力从而使空间角度分辨率得到进一步的提升。目前,毫米波雷达已经应用到如车载防撞雷达、生命体征监测、室内定位、静态3D高分辨率成像等多个方面。本文设计了完整的FMCW毫米波雷达系统并针对毫米波雷达的分辨能力进行研究。主要内容如下:基于77GHz单片集成雷达芯片研制了一款三发四收FMCW MIMO雷达系统。该系统的设计重点是锁相环电路以及射频天线,同时为了完成雷达目标检测功能,设计了中频链路,FPGA数据采集以及MATLAB处理算法。在该雷达系统的基础上,对基于BPSK调制器的频分MIMO体制和MIMO SAR雷达体制进行了研究与验证。测试得到的射频指标有,锁相环锁定的本振信号相位噪声在77GHz附近低于-95d Bc/Hz@1MHz,发射锯齿波频率均方根误差(RMS)为0.025%,收发链路一致性高。在针对角反射器的目标检测中验证了该系统在MIMO体制下具备9°的方位角分辨能力。为了实现静态的三维成像雷达系统,对基于两片毫米波雷达芯片级联的六发八收FMCW雷达系统进行研究,并对天线阵列排布进行了优化设计。在方位向采用5个接收天线单元的MIMO测角体制,俯仰向采用4个接收天线单元的稀疏阵列。仿真得到的方位向角度分辨率为3.8°,俯仰向为16°。所设计的雷达系统板分为射频板和数据采集板两部分。同时通过上一部分的单芯片系统板对两芯片级联后的主从芯片的工作状态进行了测试。在针对角反射器的目标测试中验证的该系统具备水平和俯仰的角度分辨能力,且分辨能力与仿真情况基本相同。为了提高雷达接收通道的信噪比,设计了一款基于Ga As工艺的毫米波低噪声放大器,采用四级级联的源级负反馈共源结构实现,测试得到的带内增益在20dB以上。

二、斜列波导通道耦合的相位锁定激光列阵(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、斜列波导通道耦合的相位锁定激光列阵(论文提纲范文)

(1)基于表面隔离沟槽结构的近红外可调谐分布反馈半导体激光器(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 半导体激光器研究进展
        1.1.1 高功率半导体激光器
        1.1.2 高效率半导体激光器
        1.1.3 窄线宽半导体激光器
    1.2 可调谐半导体激光器的几种解决方案
        1.2.1 可调谐分布反馈半导体激光器
        1.2.2 可调谐分布布拉格反射镜半导体激光器
        1.2.3 可调谐V型腔半导体激光器
        1.2.4 可调谐面发射垂直腔半导体激光器
        1.2.5 可调谐外腔半导体激光器
        1.2.6 可调谐半导体激光器各方案的讨论
    1.3 近红外可调谐分布反馈半导体激光器的研究进展
        1.3.1 国外研究进展
        1.3.2 国内研究进展
        1.3.3 现有的可调谐分布反馈半导体激光器的挑战
    1.4 本文的研究目的与内容
第2章 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器理论分析
    2.1 半导体激光器基本原理
        2.1.1 能带理论与跃迁辐射
        2.1.2 半导体激光器速率方程
        2.1.3 半导体激光器激射条件
    2.2 半导体激光器特性
        2.2.1 半导体激光器的功率特性
        2.2.2 半导体激光器转化效率
        2.2.3 半导体激光器的波动方程及模式特征
        2.2.4 半导体激光器的线宽特征
    2.3 分布反馈半导体激光器理论模型
        2.3.1 耦合波理论
        2.3.2 散射矩阵与传输矩阵理论
        2.3.3 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器理论模型
    2.4 本章小结
第3章 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器的制备
    3.1 金属有机化学气相沉积外延生长技术
    3.2 介质薄膜生长
    3.3 光刻
    3.4 干法刻蚀
    3.5 磁控溅射制备电极
    3.6 腔面薄膜生长技术
    3.7 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器的制备
    3.8 本章小结
第4章 780nm基于表面隔离沟槽结构可调谐分布反馈半导体激光器
    4.1 引言
    4.2 器件的设计与制备
        4.2.1 器件设计
        4.2.2 器件制备
    4.3 测试结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 905nm基于表面隔离沟槽结构可调谐分布反馈半导体激光器
    5.1 引言
    5.2 905nm可调谐分布反馈半导体激光器单管
        5.2.1 器件结构与设计
        5.2.2 制备流程
        5.2.3 测试结果与分析
    5.3 905nm基于表面隔离沟槽结构的可调谐分布反馈激光列阵
        5.3.1 引言
        5.3.2 器件结构与制备过程
        5.3.3 测试结果与分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 选题意义
    6.2 结论
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)大功率相干半导体激光列阵原理与实现方法的分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景
    1.2 论文的主要研究内容、主要结论和论文结构安排
        1.2.1 研究内容及主要结论
        1.2.2 论文的结构安排
第2章 相干激光列阵目标参数、基本原理和观测方法
    2.1 大功率相干激光列阵目标参数的确定
        2.1.1 高功率高亮激光应用的普遍要求
        2.1.2 激光相干探测对激光器的相干参数的要求
    2.2 相干激光列阵的原理、形成条件和基本性质
        2.2.1 光束相干原理、形成条件和基本性质
        2.2.2 激光的时空相干性和相干列阵的形成条件
    2.3 激光相干性的描述
        2.3.1 时空相干度和可见度
        2.3.2 相干态与相干激光的光子统计特征
        2.3.3 相干激光及其列阵的光场模式和传播特性
    2.4 相干列阵几个关键参数的实验测量原理和装置
        2.4.1 频率线宽的测量
        2.4.2 相干度和单元间相对相位差的测量
    2.5 本章小结
第3章 大功率相干列阵的极限分析及方案选取
    3.1 半导体激光相干列阵实现方案的整体分析
        3.1.1 研究目标及整体分析
        3.1.2 频率和相位锁定技术及相干列阵方案归纳
        3.1.3 普遍工艺困难
    3.2 频率线宽压缩技术及理论极限分析
        3.2.1 单元激光器的线宽极限
        3.2.2 频率线宽极限分析和实现大功率相干半导体激光列阵的建议.
    3.3 主要激光相干列阵方案和相关技术的研究进展分析
        3.3.1 主从种子注入锁相相干技术
        3.3.2 光栅(及其他衍射光学元件)外腔相干耦合技术
        3.3.3 共振外腔相干及光泵激光芯片的耦合技术
        3.3.4 渐逝场耦合锁相相干列阵
        3.3.5 反波导锁相相干列阵
        3.3.6 掩埋隧道结锁相相干列阵
        3.3.7 光子晶体垂直腔面发射激光相干列阵
        3.3.8 金属栅格反射相位调制技术
        3.3.9 相位校正器变换相干类型技术
        3.3.10 表面等离子体调相和光束聚焦技术
        3.3.11 面发射分布反馈(SE-DFB)激光器锁相相干列阵
    3.4 本章小结
第4章 面发射分布反馈激光器
    4.1 SE-DFB的原理和结构
    4.2 曲线光栅SE-DFB激光器的性能特点及参数比较
    4.3 SE-DFB的发展历程和研究现状
        4.3.1 最初的发展
        4.3.2 百家争鸣
        4.3.3 列阵的实现和主要问题的解决
        4.3.4 进入市场
    4.4 简单的理论解释和列阵造型改进方案探讨
    4.5 其他相关报道及研究方向讨论
    4.6 本章小结
第5章 面发射分布反馈激光器光学性能分析及器件优化
    5.1 器件结构设计及研究背景
    5.2 光学性能理论分析
        5.2.1 基本方程
        5.2.2 参数定义
        5.2.3 数值计算及结果分析
    5.3 本章小结
第6章 SE-DFB器件及其相干列阵性能的进一步优化
    6.1 采用非矩形光栅
    6.2 闭环监控系统的整体构想
    6.3 相关理论依据
        6.3.1 增益区仿真和器件闭环设计
        6.3.2 超快动态特性和非有源区仿真理论
    6.4 关于搭建通用半导体激光器仿真设计平台的构想
第7章 结 论
    7.1 内容总结
    7.2 课题未来的研究工作
    7.3 后记
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢

(3)主动锁相光纤激光相干合成技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究目的
    1.2 光纤激光器发展概况
    1.3 光纤激光器相干合成技术研究进展
        1.3.1 主动式锁相相干合成
        1.3.2 被动式锁相相干合成
        1.3.3 光纤激光相干合成发展情况
    1.4 课题研究背景和意义
        1.4.1 军事应用
        1.4.2 工业应用
        1.4.3 面临的机遇和挑战
    1.5 本论文主要研究内容
第2章 MOPA 结构光纤激光相干合成的基本理论
    2.1 MOPA 结构光纤激光相干合成的基本原理
    2.2 相干合成效果的评价参数与方法
    2.3 基于夫朗和费衍射理论的相干合成远场光强分布
    2.4 阵元特性对远场光强分布的影响
        2.4.1 填充因子对远场光强分布的影响
        2.4.2 相位对远场光强分布的影响
        2.4.3 振幅对远场光强分布的影响
        2.4.4 偏振对远场光强分布的影响
        2.4.5 阵元数对远场分布的影响
        2.4.6 列阵排列方式对远场分布的影响
    2.5 本章小结
第3章 MOPA 结构七路光纤相干合成模拟实验系统
    3.1 MOPA 结构七路光纤相干合成模拟实验系统
    3.2 七路光纤相干合成系统的实验结果
        3.2.1 六角形列阵相干合成远场分布
        3.2.2 矩形列阵相干合成远场分布
        3.2.3 三角形列阵相干合成远场分布
        3.2.4 线性列阵相干合成远场分布
        3.2.5 四种相干合成列阵的实验结果比较和分析
    3.3 本章小结
第4章 光纤激光相干合成系统相位控制技术研究
    4.1 光纤激光相干合成系统的相位控制元件
        4.1.1 铌酸锂相位调制器
        4.1.2 自适应光学变形镜
    4.2 爬山法相位控制技术
        4.2.1 爬山法基本原理
        4.2.2 爬山法相位控制原理
    4.3 外差法相位控制技术
        4.3.1 光外差探测基本原理
        4.3.2 外差相位探测基本原理
    4.4 随机并行梯度下降算法相位控制技术
    4.5 自适应相位控制技术
    4.6 四种相位控制技术的实验结果及控制效果比较
        4.6.1 爬山法相位控制效果实验
        4.6.2 外差法相位控制效果实验
        4.6.3 随机并行梯度下降算法的相位控制效果实验
        4.6.4 自适应相位控制效果实验
        4.6.5 四种相位控制技术比较
    4.7 本章小结
第5章 10W 光纤放大器相干合成的研究
    5.1 10W 光纤放大器相位噪声特性理论
        5.1.1 瞬态热效应分析
        5.1.2 稳态热效应分析
    5.2 10W 保偏光纤放大器相位变化测试
    5.3 10W 保偏光纤放大器相位控制实验
    5.4 10W 光纤放大器相干合成系统方案设计
    5.5 光纤激光相干合成系统在相控阵雷达中的应用
        5.5.1 相位扫描的基本原理
        5.5.2 线性列阵的光束扫描
        5.5.3 二维六角形列阵的光束扫描
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢
个人简历

(4)提高大功率半导体激光列阵光束质量的实验和理论研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 半导体激光器的发展历史
    1.2 半导体激光器的应用现状
    1.3 提高大功率半导体激光器光束质量的国内外研究现状
        1.3.1 半导体激光器器件性能的提高
        1.3.2 外加光学系统提高半导体激光器的光束质量
    1.4 论文的研究内容
    1.5 本章小结
第2章 半导体激光列阵光纤相干耦合理论基础
    2.1 半导体激光器的光束特性
    2.2 相干耦合的物理意义
    2.3 相干光通过集束光纤传输后的远场特性分析
        2.3.1 光纤集束端的远场分布
        2.3.2 模拟与结果分析
    2.4 受到光学注入的半导体激光器的动力学特性
        2.4.1 光学注入
        2.4.2 光学反馈
        2.4.3 Lang-Kobayashi 方程
        2.4.4 输出光谱变化
    2.5 本章小结
第3章 光纤耦合外腔锁相实验和理论研究
    3.1 实验装置
        3.1.1 半导体激光列阵
        3.1.2 光纤整形器
        3.1.3 外腔结构
    3.2 双向耦合方式的选择
    3.3 光纤柱透镜耦合方式
    3.4 实验结果分析
    3.5 系统双向耦合效率分析
        3.5.1 Zemax 软件介绍
        3.5.2 系统双向耦合效率分析
    3.6 光纤相干耦合列阵超模分析
    3.7 实验的调节
    3.8 减少耦合能量损失的方法
    3.9 本章小结
第4章 体全息光栅外腔锁相实验
    4.1 体全息光栅外腔
        4.1.1 体全息光栅的基本特性
        4.1.2 实验结果
        4.1.3 体全息光栅外腔超模分析
    4.2 平凹柱面镜外腔
        4.2.1 实验原理
        4.2.2 光谱特性
        4.2.3 实验结果分析
    4.3 体全息光栅和平凹柱面镜构成的双外腔实验
    4.4 本章小结
第5章 偏振耦合的千瓦级直接应用型半导体激光器
    5.1 非相干耦合的亮度理论
    5.2 非相干耦合技术
        5.2.1 空间耦合
        5.2.2 偏振耦合
        5.2.3 波长耦合
    5.3 使用格兰泰勒棱镜耦合的1kW 直接应用型半导体激光器
        5.3.1 实验原理
        5.3.2 实验装置
        5.3.3 慢轴准直
        5.3.4 光束质量的测量
    5.4 1kW 半导体激光器的应用
        5.4.1 U74 钢轨表面硬化实验
        5.4.2 6061 铝合金的对接实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利
致谢

(5)波导阵列CO2激光器的研究进展(论文提纲范文)

1 概述 (1)
2 一维波导阵列结构
3 二维波导阵列结构
4 平板波导阵列结构
    4.1 多通道板条结构
    4.2 三板条放电结构
    4.3 层叠式波导CO2激光器

(6)改善高功率半导体激光器相干特性的研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
    1-1 半导体激光器发展简要回顾
    1-2 大功率半导体激光器的相干性及改善方法
    1-3 LD耦合腔
        1-3-1 LD耦合腔结构
        1-3-2 普通光学反馈的LD耦合腔
        1-3-3 光学相位共轭反馈的LD耦合腔
    1-4 用种子激光进行LD注入锁定
        1-4-1 用种子激光进行LD注入锁定基本结构
        1-4-2 用种子激光进行LD注入锁定理论模型
        1-4-3 用种子激光进行LD注入锁定研究进展
    1-5 半导体激光器自注入锁定系统
        1-5-1 半导体激光器自注入锁定基本结构
        1-5-2 使用普通反射镜的LD自注入锁定
        1-5-3 使用位相共轭镜的LD自注入锁定
    1-6 本论文主要研究内容
第二章 高功率半导体激光器及其辐射特性
    2-1 双异质结半导体激光器
    2-2 增益导引半导体激光器
        2-2-1 增益导引激光器中的反导波效应
        2-2-2 光场的横向限制
    2-3 高功率半导体激光器的结构
        2-3-1 宽接触条形半导体激光器(Broad area laser diode)
        2-3-2 半导体列阵(Laser diode array)
        2-3-3 长条半导体列阵(Lase diode bar)
    2-4 半导体列阵的辐射特性
        2-4-1 半导体列阵的横模
        2-4-2 半导体列阵的侧模
        2-4-3 半导体激光器高相干轴和低相干轴
        2-4-4 半导体列阵辐射的像散
        2-4-5 半导体列阵的光谱特性
        2-4-6 半导体列阵的偏振
第三章 光折变效应及位相共轭基础
    3-1 光折变效应
        3-1-1 引言
        3-1-2 光折变效应物理机制
        3-1-3 光折变效应的基本方程
    3-2 BaTiO_3晶体及其特性
        3-2-1 BaTiO_3晶体的结构
        3-2-2 BaTiO_3晶体线性电光效应
        3-2-3 Rh:BaTiO_3晶体
    3-3 光学位相共轭
        3-3-1 光学位相共轭特性
        3-3-2 四波混频
    3-4 光折变晶体中的位相共轭
        3-4-1 光感应光散射及扇形效应
        3-4-2 双泵浦位相共轭镜(DPPCM)
        3-4-3 环形结构自泵浦位相共轭器
        3-4-4 “猫”式自泵浦位相共轭器
第四章 用普通镜构成的LD外腔改善输出光束质量
    4-1 由普通平面反射镜构成的LD外腔实验系统
    4-2 LD外腔的光束传输矩阵分析
    4-3 LD外腔模分辨能力及模混合能力
    4-4 系统对失调的灵敏性
        4-4-1 系统对EM倾斜失调的灵敏性
        4-4-2 系统对EM位置失调的灵敏性
        4-4-3 系统对距离d失调的灵敏性
    4-5 LD外腔二次注入运行分析
    4-6 实验结果及分析
        4-6-1 LD远场标定
        4-6-2 LD外腔一次注入运行
        4-6-3 外腔二次注入运行
        4-6-4 LD不具有双瓣形状输出的外腔实验
    4-7 小结
第五章 用位相共轭外腔改善半导体激光器光束质量
    5-1 LD位相共轭外腔实验装置
    5-2 1W半导体激光器的位相共轭外腔实验结果
        5-2-1 Rh:BaTiO_3晶体中位相共轭建立过程
        5-2-2 位相共轭反射率
        5-2-3 位相共轭光功率
        5-2-4 位相共轭反馈后半导体激光器的输出功率
        5-2-5 位相共轭反馈时半导体外腔的输出功率
        5-2-6 半导体激光器输出远场的变化
    5-3 7W半导体激光器的位相共轭外腔实验
        5-3-1 7W半导体激光器及其远场分布
        5-3-2 实验结果
    5-4 小结
第六章 用标准具和光栅反馈实现半导体激光器波长锁定
    6-1 7W半导体激光器
        6-1-1 7W半导体激光器结构
        6-1-2 激光器输出功率
        6-1-3 半导体激光器输出远场分布
        6-1-4 半导体激光器的纵模
    6-2 半导体激光器的标准具反馈
        6-2-1 半导体激光器标准具反馈的实验装置
        6-2-2 实验结果
    6-3 标准具选模光栅反馈注入
    6-4 小结
第七章 用互泵浦位相共轭实现半导体激光器波长锁定
    7-1 引言
    7-2 光折变晶体中的互泵浦位相共轭结构
    7-3 互泵浦位相共轭注入实验一
        7-3-1 狭缝位于近场的互泵浦位相共轭注入实验结构
        7-3-2 实验结果
    7-4 互泵浦位相共轭注入实验二
        7-4-1 狭缝位于远场的互泵浦位相共轭实验装置
        7-4-2 实验结果
    7-5 采用两块晶体的互泵浦位相共轭反馈实验
        7-5-1 用两块晶体的互泵浦位相共轭反馈实验装置
        7-5-2 实验结果
    7-6 小结
总结
参考文献
攻博期间发表的学术论文
个人简历
致谢

(9)基于微纳光波导的量子信息处理实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
第2章 基本概念与实验基础
    2.1 基本概念
        2.1.1 量子信息技术
        2.1.2 集成光学芯片
        2.1.3 光量子模拟
    2.2 实验基础
        2.2.1 量子光源
        2.2.2 波导耦合系统
        2.2.3 单光子探测器及符合测量设备
第3章 表面等离激元波导用于量子传感
    3.1 表面等离激元波导
        3.1.1 表面等离激元
        3.1.2 表面等离激元体系中的量子光学效应
        3.1.3 锥形光纤-银纳米线
    3.2 实验装置及结果
        3.2.1 双光子偏振纠缠态制备
        3.2.2 共聚焦收集系统
        3.2.3 测量光路及结果分析
    3.3 表面等离激元波导量子传感讨论
        3.3.1 系统损耗
        3.3.2 相位超分辨和超灵敏测量
    3.4 小结
第4章 基于飞秒激光直写波导的量子线路
    4.1 飞秒激光直写玻璃波导
    4.2 偏振无关量子器件
    4.3 路径编码CNOT门
    4.4 制备路径编码贝尔态
    4.5 小结
第5章 光波导阵列用于量子模拟的理论和实验研究
    5.1 集成光学波导中的紧束缚近似模型
        5.1.1 傍轴条件光学薛定谔方程
        5.1.2 光波导和电子系统对比
        5.1.3 紧束缚模型描述波导阵列
        5.1.4 其他应用
    5.2 一维拓扑波导阵列中边界态演化的实验研究
        5.2.1 SSH模型简介
        5.2.2 有限格点SSH模型的边界态
        5.2.3 实验系统与结果讨论
    5.3 小结
第6章 基于谷相关拓扑保护波导的量子芯片
    6.1 背景回顾
    6.2 谷拓扑绝缘体基本结构与拓扑性质
        6.2.1 系统哈密顿量
        6.2.2 拓扑性质
        6.2.3 样品结构设计与拓扑性质讨论
    6.3 谷相关拓扑保护量子线路
        6.3.1 谷相关的波分束
        6.3.2 片上量子干涉
    6.4 小结
第7章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

(10)77GHz毫米波雷达研究(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
    1.3 本论文主要工作
第二章 毫米波MIMO FMCW雷达研究与实现
    2.1 毫米波雷达原理和参数选取
        2.1.1 FMCW原理
        2.1.2 MIMO雷达原理
        2.1.3 系统参数设计
    2.2 3T4R MIMO雷达设计
        2.2.1 射频前端设计
        2.2.2 中频电路设计
        2.2.3 射频天线设计
        2.2.4 雷达电路板设计
    2.3 3T4R MIMO雷达测试
        2.3.1 射频发射链路以及本振信号测试
        2.3.2 接收链路测试
        2.3.3 雷达功能测试
    2.4 MIMO SAR雷达研究
    2.5 本章小结
第三章 基于MIMO加稀疏阵的两芯片级联三维成像FMCW雷达研究与实现
    3.1 阵列天线模型
        3.1.1 均匀线阵
        3.1.2 矩形阵列
        3.1.3 均匀圆阵
        3.1.4 任意阵列
    3.2 稀疏阵列介绍
    3.3 稀疏阵列设计和仿真
    3.4 6T8R毫米波雷达设计
        3.4.1 射频电路板系统板仿真与设计
        3.4.2 基带数据采集转接板设计
    3.5 6T8R毫米波雷达测试
    3.6 本章小结
第四章 基于Ga As工艺的低噪放研究与实现
    4.1 WIN PP10 工艺介绍
    4.2 低噪声放大器设计基础
    4.3 低噪声放大器设计
        4.3.1 低噪放设计指标以及结构选择
        4.3.2 偏置电路以及匹配电路设计
        4.3.3 联合仿真和布板
        4.3.4 联合仿真结果
    4.4 测试结果与分析
        4.4.1 测试方案
        4.4.2 测试结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 论文的不足之处与后续工作展望
致谢
参考文献
作者简介

四、斜列波导通道耦合的相位锁定激光列阵(论文参考文献)

  • [1]基于表面隔离沟槽结构的近红外可调谐分布反馈半导体激光器[D]. 刘夏. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
  • [2]大功率相干半导体激光列阵原理与实现方法的分析[D]. 戚晓东. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2010(02)
  • [3]主动锁相光纤激光相干合成技术研究[D]. 范馨燕. 哈尔滨工业大学, 2010(04)
  • [4]提高大功率半导体激光列阵光束质量的实验和理论研究[D]. 丁鹏. 北京工业大学, 2009(08)
  • [5]波导阵列CO2激光器的研究进展[J]. 王新兵. 激光杂志, 2002(01)
  • [6]改善高功率半导体激光器相干特性的研究[D]. 洪治. 浙江大学, 2001(01)
  • [7]特殊构型的相位锁定波导列阵CO2激光器[J]. 马养武. 中国激光, 1994(09)
  • [8]斜列波导通道耦合的相位锁定激光列阵[J]. 邢锦云. 激光与光电子学进展, 1993(01)
  • [9]基于微纳光波导的量子信息处理实验研究[D]. 陈阳. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [10]77GHz毫米波雷达研究[D]. 周睿. 东南大学, 2021

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与斜波导通道耦合的锁相激光阵列
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