《新型離散傅立葉鎖模光纖雷射器理論與實驗研究》是依託香港理工大學深圳研究院，由衛炳江擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型離散傅立葉鎖模光纖雷射器理論與實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：衛炳江
- 依託單位：香港理工大學深圳研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傅立葉鎖模雷射器是下一代掃頻光學相干斷層掃描(OCT)技術最具潛力的光源之一。新型離散傅立葉鎖模雷射器的研究將能極大地提高雷射器的輸出信號質量，提高OCT系統的靈敏度，信噪比和探測深度。 本項目將建立離散傅立葉鎖模雷射器的理論模型，對腔內脈衝形成機制進行深入的分析，研究影響信號穩定性、信噪比、相干性等指標的關鍵機理和參數，探索提高輸出脈衝質量的方法；研究基於特種非線性光纖和光纖光柵的腔內脈衝壓縮整形技術，探索降低離散子脈衝信號頻寬脈寬積的方案以提高脈衝信號質量，並研製基於此方案的離散傅立葉鎖模雷射器；提出基於幅度調製器實現時域離散傅立葉鎖模雷射器的方案，採用時域調製的方法對掃頻信號進行離散化，極大地提高系統靈活性；提出結合梳狀濾波器和時域調製的時頻域雙鎖模雷射器方案，採用光纖馬赫曾德濾波器進行頻域離散化，並觸發調製器對光信號進行斬波壓縮，從而實現頻域上均勻分布的高性能離散傅立葉鎖模雷射器。
結題摘要
傅立葉鎖模雷射器是下一代掃頻光學相干斷層掃描(OCT)技術最具潛力的光源之一。新型離散傅立葉鎖模雷射器的研究將能極大地提高雷射器的輸出信號質量，提高OCT 系統的靈敏度，信噪比和探測深度。 理論方面我們基於參考系變換，建立了能夠分析頻域梳狀濾波和時域脈衝調製的離散傅立葉鎖模雷射器理論模型，通過對系統中信號建立、脈衝成形過程的詳細研究，明確了雷射腔內輸出脈衝的成形機制，並明確了離散傅立葉鎖模雷射器輸出穩定的高相干性脈衝的參數範圍。我們還通過對理論模型的分析，研究發現了傅立葉鎖模雷射器中高頻噪聲的深層起因為累積的相對頻移導致的Eckhaus不穩定。我們詳細研究了基於光子晶體光纖、波導上的脈衝壓縮機制來對脈衝性能最佳化探索新的途徑。基於理論分析，我們闡明了採用時域調製以及時頻域雙鎖模雷射器的運行機制及其在性能方面的差異，明確指出時頻域雙鎖模雷射器能夠提供更佳的信號質量，為實驗設計提供了依據。基於理論指導，我們在實驗上研製出了基於法布里-珀羅和微環梳狀濾波器的離散傅立葉鎖模雷射器。其輸出通道間隔為50 GHz，相比傳統傅立葉鎖模雷射器，基於微環梳狀濾波器的離散傅立葉鎖模雷射器將掃頻脈衝的相干長度從數毫米提高到了數十厘米，提高幅度達到百倍以上。我們還研製出基於時域調製的離散傅立葉鎖模雷射器。通過精確控制調製脈衝的時間間隔分布，我們可以通過時域調製獲得頻域上等間隔的掃頻脈衝串。我們在實驗上研製出了基於時頻域雙約束的時頻域雙鎖模雷射器。通過法布里-珀羅和時域調製器的協同工作，獲得了獲得均勻頻率間隔50 GHz的穩定波長掃描脈衝序列。 本項目研製出的離散傅立葉鎖模雷射器可以提高掃頻光源的性能，對於新一代OCT系統的研發具有重要意義，研究期間建立的理論模型和對新器件新機制的研究，將為本領域後續的研究工作提供堅實的基礎。
