一、Fiber Nonlinearities: A Tutorial（论文文献综述）
杨婧翾[1]（2021）在《模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究》文中研究指明现如今,随着信息互联网络技术创新开展的如火如荼,人工智能、高清视频、网络直播等新应用方式引发大众的广泛关注,高速移动通信互连网络的推广,信息化社会的飞速发展,光通信技术也在不断的革新,人们对通信信息容量的不断需求,网络容量的局限性越来越明显,基于轨道角动量（OAM）模式的模分复用（MDM）技术作为一种新的复用形式,为扩大信道容量、提升通信质量提供了一种新的方案。MDM系统应用的关键问题是不同通信链路对OAM模式产生的影响,包括以光纤为代表的有线信道及以自由空间为代表的无线信道,因此,需要深入研究OAM模式的传输特性。针对以上存在的问题,本论文围绕MDM通信系统中的关键技术这一主题,主要进行了两个方面的研究,一是光纤通信系统中OAM模式传输特性,深入剖析外部扰动产生的物理机理,建立了一套相对完善的处理OAM光纤应力应变及扭转效应的理论计算及仿真分析模型。并在此基础上,提出了一种新型光子晶体OAM光纤模式选择耦合器的设计方案。另一个是针对自由空间通信系统,建立了OAM涡旋电磁波空间传输模型,提出了一种自适应补偿算法用于缓解空间信道中湍流效应的影响。本论文的主要研究工作如下:（1）OAM光纤应力应变及扭转特性研究研究了 OAM光纤在应力应变和扭转效应等外部扰动下的传输特性。建立了复杂结构OAM光纤应力双折射数学理论分析模型,并以一种性能良好的环形光子晶体OAM光纤为例建立仿真分析模型,最后分析了该光纤在实际应力作用下的模场质量和传输特性,主要包括:强度、相位、偏振、限制损耗、色散、非线性系数及应力双折射等。另外,在光纤应力特性理论分析基础上,建立了复杂结构OAM光纤扭转效应理论分析模型,分析了不同强度扭转效应下,扭转OAM光纤中的模式基组成,建立了扭转OAM光纤仿真分析模型,最后分析了该扭转OAM光纤的模式组成和传输特性,并与理论计算结果进行对比分析。（2）光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计设计了一种新型双平行结构的光子晶体OAM光纤模式选择耦合器。首先研究了双平行结构光纤耦合器工作原理,利用模式匹配法实现矢量OAM模式的转换,设计方案中以一种高性能光子晶体OAM光纤作为基底通过侧边研磨法制作全光纤型耦合器。其次,针对耦合器的可调参数光纤间距和耦合长度进行结构参数优化设计,获得最优的模式纯度和耦合效率。最后,对该光子晶体OAM光纤模式选择耦合器性能指标进行分析,主要包括:模式纯度、耦合效率、损耗特性和工作带宽等。在C+L波段内,该耦合器可以激发三阶OAM模式,模式纯度达到52%,耦合效率可达51%,插入损耗大于-1.73dB,附加损耗小于0.175dB。（3）OAM模式空间传输特性研究根据大气湍流效应的实际情况,基于联合大气湍流模型,建立了自由空间无线通信信道中OAM电磁涡旋波传输理论模型。针对湍流信道扰动造成的波前畸变和信号串扰,提出了一种自适应补偿算法,用以缓解大气湍流效应产生的影响,实现湍流信道中传输OAM模式波前扰动的有效恢复。并且,给出了自适应补偿前后单一OAM模式和多个OAM模式复用传输的模场质量和传输性能。最后,研究了自适应补偿后,自由空间无线通信系统中的重要性能参数的变化,包括:信噪比和信道容量等,用以验证该补偿方案的有效性及可行性。
张浩宇[2]（2021）在《基于有限元法的石英光纤热效应与损伤性质研究》文中研究说明石英光纤作为常见的一种传能光纤,在高能激光照射条件下易产生损伤,从而影响整个光学系统的传输效率。在造成激光诱导光纤损伤的机理中,光纤热效应造成的损伤极易对光纤系统造成影响。目前,使用有限元法对石英光纤热效应和损伤性质的研究较少,本文通过使用有限元方法,在高纯石英光纤模型中研究了千瓦级激光引起的热损伤。通过模拟计算研究了光纤损耗,热吸收和熔融损伤。利用有限元方法,在高纯石英光纤模型中研究了高能激光引起的热损伤。使用波动光学,射线光学,固体加热,波束包络法等方法,对千瓦级激光入射石英光纤内部产生的热效应进行了模拟。通过模拟计算分析了光纤表面温度随时间变化情况与内部热场分布。本论文的主要研究内容如下:（1）激光入射光纤的有限元模型构建。对使用短焦透镜聚焦激光入射进入光纤的耦合结构进行了还原,使用波长为1064 nm的千瓦级激光作为入射光源,通过光线追迹得到入射光源的焦斑半径;（2）高能激光对光纤表面作用的热分析。通过波动光学方法计算出激光入射进光纤内所产生的损耗,等效为石英光纤输入端热源功率,通过固体加热方法仿真得到石英光纤表面温度、内部温度分布,及表面最高温度随时间变化情况。（3）热场分布对光纤非线性效应的影响。采取波束包络法,对比分析了热场存在对石英光纤非线性效应的影响。计算得到石英光纤内部电场模与折射率分布,进而得出石英光纤传能效率降低的结果。比较和分析了有无热场分布下高纯石英光纤的折射率变化。结果表明,如果没有适当的热管理,超过1000W的1064 nm激光注入将对高纯度石英光纤的表面造成熔融损伤,热场分布的存在会加重石英光纤的非线性效应,影响传能效率。该研究对于与激光引起的光纤损伤相关的研究具有的理论指导作用。
陶艺文[3]（2021）在《提高OFDR空间分辨率的关键技术研究》文中研究表明分布式光纤传感技术中,光频域反射技术（Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR）凭借着大动态范围、高空间分辨率和高灵敏度等优点吸引了研究人员的关注。但是目前的OFDR分布式传感系统在长距离测试下的空间分辨率存在一定的不足,限制了其广泛的应用和商业化产品发展。本文首先介绍了OFDR的工作原理及偏振衰落效应,对OFDR系统的相关参数进行了讨论;然后分析了影响OFDR系统空间分辨率的主要原因,即光源的非线性调谐效应。其次,从硬件和软件方面研究了补偿光源非线性效应的方法,提出了一种新的补偿算法和改进的光路结构;最后搭建了OFDR系统进行实验验证。本论文的主要研究工作如下:1.基于迈克尔逊干涉仪结构分析了OFDR的基本工作原理;分析了偏振衰落效应的产生及影响,采用偏振分集接收法消除此效应;分析了激光器、采集卡的参数对OFDR系统性能的影响;研究了光源的非线性调谐效应及其对OFDR的影响;研究了补偿光源非线性效应的方法。2.提出了一种基于匹配傅里叶变换的补偿光源非线性调谐效应的算法。分析了此算法的工作原理,详细阐述了补偿流程,通过仿真实验发现该算法能有效提高OFDR系统的空间分辨率。3.分析了传统的系统光路结构的缺点,对其进行了改进,即将主干涉仪中的测试光纤替换辅助干涉仪中的延迟光纤。改进后的系统光路结构由于主干涉仪和辅助干涉仪共用了同一根光纤,从而简化了光路结构,消除了外界扰动和光源对不同长度光纤产生的不同相位噪声对OFDR系统空间分辨率的影响。4.搭建OFDR分布式传感系统进行实验研究。结果表明,在215m和1160m测试长度下,一维插值法、去斜滤波法、匹配傅里叶变换法补偿光源非线性后的OFDR系统的空间分辨率分别为2.1cm、3.5cm、6.5cm;90cm、30cm、无法准确辨认。使用改进的光路结构后,在1160m测试长度下,对于一维插值法,空间分辨率从90cm提高到25cm;对于去斜滤波法,空间分辨率从30cm提高到6cm。
蔡瑶[4]（2020）在《基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器》文中指出近年来,随机激光器成为了快速增长的一类光源,其中常规的光学谐振腔被无序增益介质（例如激光晶体或半导体粉末）中的多散射反馈所替代,这种类型的激光器具有稳定性好、体积小、价格低廉等突出优点。尽管随机激光器具有许多有趣的特性,但是它们中大部分都缺乏激光的一些基本特质,如方向性和高功率。为克服其不足之处,研究者们相继提出了基于多层结构、空芯光子晶体光纤结构以及波导阵列等低维结构的随机激光器。而基于光纤的随机激光器被认为优于其他类型的随机激光器,因为光纤波导结构几乎是一维的,可以很好的限制光的径向散射,并将输出光控制在光纤轴上,因此,随机光纤激光器具有方向性好和输出功率高的特性,从根本上解决了传统随机激光器的问题。基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的输出特性在许多方面已经超过了常规拉曼光纤激光器的输出特性,特别是其一阶效率十分高,尤其是在级联产生方面,具有调谐范围更大、多波长产生光谱平坦度更高、带宽更窄和非线性晶体倍频转换效率更高等特性。基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的独特性能为激光物理、非线性光学、无序系统理论等多种科学研究领域提供了新的平台,并且为它们在先进技术中的应用打开了大门,例如长距离无放大器传输和传感、低相干红外和无斑点生物成像的可见光源、激光显示器等。本论文对基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器进行了实验研究,利用高非线性光纤,解决了激光阈值和腔长之间的矛盾,对基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的腔体设计、输出特性进行了一系列的研究。此外,利用高非线性光纤的超高非线性以及拉曼增益,还在拉曼光纤激光器中,首次通过实验演示了h态脉冲随功率及偏振态变化的演化规律。最后,为探究脉冲泵浦和连续光泵浦产生随机激光的机理和输出特性的不同之处,设计了通信波段处基于黑磷的亚微秒调Q光源。本论文的几项研究成果如下:1、设计了一个简单而紧凑的单模高功率Er/Yb共掺杂的全光纤激光器作为基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的泵浦源。利用高非线性光纤,解决了其激光阈值和腔长之间的矛盾。基于拉曼增益的半开腔分布反馈随机光纤激光器的激光阈值低至0.408 W,为迄今为止报道的最小阈值;其工作波长为1658 nm,是第一次在此波长下运行的基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器。研究了高非线性光纤在不同长度下其输出特性。当高非线性光纤不超过850 m时,激光阈值和光学转换效率随着光纤长度的增加都呈现出下降的趋势。而当高非线性光纤为950 m时,输出特性将变得完全不同,光谱演化过程和基于拉曼增益的全开腔分布反馈随机光纤激光器类似,其激光阈值为1.111 W,斜率效率为32%。为实现基于拉曼增益的短腔低阈值分布反馈随机光纤激光器提供了新的思路和依据。2、研究了基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器。当高非线性光纤不超过850 m时,只有环形腔的谐振效应形成反馈,即输出激光传统的连续拉曼激光。而当高非线性光纤为950 m时,其激光反馈完全由随机分布瑞利散射提供。基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器的激光阈值为0.284 W,约为全开腔（1.111 W）的1/4。与线性腔相比,由瑞利散射引起的随机分布反馈和谐振腔效应引起的反馈将共存于环形腔分布式反馈随机光纤激光器中,从而导致其激光阈值大大降低。然而,两种腔结构的光功率分布不同,导致自发辐射概率存在一定的差异,基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器的光学效率（15%）低于全开腔光学效率（32%）。实验结果表明,基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器可为低阈值的随机激光提供了一种新的思路。3、基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器和拉曼光纤激光器的增益都是通过光纤中的受激拉曼散射获得的。通过实验发现,环形腔随机光纤激光器的输出无模式。为了解受激拉曼效应对脉冲激光的影响,展开了对脉冲拉曼光纤激光器的研究。通过实验证明了运用非线性偏振旋转锁模技术在拉曼光纤激光器中首次产生了h态脉冲。激光腔的总长度为632 m,激光器以-2.47 ps2的负色散运行。h态脉冲显示了与泵浦功率和偏振态有关的演变。h态脉冲可以展宽到270 ns,而不会发生分裂。h态脉冲的峰值功率逐渐减小并趋于固定值,这表明峰值功率钳位效应不断增强。此外,通过改变偏振态,h态脉冲也可以谐波运行。实验加深了对h态脉冲的理解,并提供了一种在拉曼光纤激光器中实现高能量脉冲的方法。4、为探究脉冲泵浦和连续光泵浦产生随机激光的机理和输出特性的不同之处,但实验室缺乏通信波段的窄脉冲源,因此,进行了基于黑磷的亚微秒级调Q光纤激光光源的研究。通过一种紧凑型的掺饵全光纤环形腔激光器实现了亚微秒调Q脉冲。采用机械剥离法制备了层状黑磷材料,并利用平衡同步双检测法测量了剥离后的层状黑磷的非线性光学特性,证明了黑磷具有良好的可饱和吸收特性。利用这一特性制备了基于黑磷的可饱和吸收体。在光纤激光器中实现了中心波长为1557.9 nm,最短脉冲持续时间为742 ns的稳定调Q脉冲输出。实验结果表明,层状黑磷可以作为产生亚微秒调Q脉冲的有效的可饱和吸收体,而且此调Q光源经过放大之后可用来泵浦高非线性光纤优化拉曼阈值,探究利用通信波段处脉冲泵浦来产生长波长处的随机激光。
郭红英[5]（2020）在《基于光纤光栅的高温固体压力传感技术研究》文中研究表明随着各类高端武器不断发展,弹药的毁伤性越来越大,使得弹药在贮存、维护以及使用的过程中,合理地保存变得尤为重要。弹药在受到意外热刺激、直接受到火焰烤燃或者在战场上受到爆炸影响后吸收大量热福射等情况下,可能出现意外引燃的危险,进而发生不可控的化学反应。当弹药受到热刺激时,弹体内压力因温度变化会急剧增加,进而发生弹体引爆的可能,这不仅会导致弹药丧失正常功能,而且可能进一步造成生命财产的严重损失。因此,对实弹进行热感度烤燃实验、弹药热安定性检测、弹内压力检测,从而了解弹内含能材料反应的剧烈程度,以及检测弹体在受热过程中弹内温度、压力的变化,对弹药系统进行安全性和环境适应性的研究,具有重要的现实意义。本文围绕面向弹药内部热安全检测中进行弹内压力监测的实际应用需求,研究了改善高温环境下光纤光栅固体压力传感性能的因素。首先,设计和构建了能够实现固体压力传感的封装结构模型,优化了传感器的温度补偿效果,并进行温度、压力以及不同温度环境下的压力标定;其次,通过对所设计传感器的温度、压力标定数据进行数据处理,提高了传感器的温度补偿效果及压力检测精度。全文的研究要点如下:（1）本文结合弹药热安全检测环境下,弹内温度、压力所呈现出的特点,系统地针对光纤光栅固体压力检测的传感机理进行了分析,建立了高温压力传感模型及温度补偿方法。通过对理论模型的仿真计算,为传感器结构及相关参数设计提供了理论支持。（2）针对封装材料在不同温度下材料参数变化的问题,通过对封装结构与材料参数的理论分析与模型仿真相结合,得出压力灵敏度在不同温度的变化趋势。通过建立高温压力检测实验平台,在不同温度环境下,对设计的传感器进行压力标定实验,验证了耐高温光纤光栅传感器进行高温压力检测的可行性,为高温固体压力检测技术提供了一种新的研究手段。（3）针对光栅解调仪转换精度问题,有效地提取光纤Bragg光栅检测数据中的静态信息以及动态信息,应用希尔伯特—黄变换对数据进行滤波、重构,提高了压力检测精度。针对传感器在检测环境中温度变化范围大,温度补偿存在偏差的特点,采用极限学习机模型,对压敏光栅及温补光栅的温度实验数据进行训练,建立波长—温度的非线性模型,预测当前实验温度,然后对压敏光栅温度数据的训练集样本进行训练,建立温度—波长的非线性模型,预测压敏的输出波长,达到了改进温度补偿方法的目的。（4）针对传感器压力灵敏度随温度出现非线性变换的特点,建立了多元回归分析模型,在对其进行了线性化处理的基础上,使用python3.6对线性化后的模型进行了求解,实现了对所有测试数据,预测压力绝对误差全部小于0.5Mpa的检测效果。
刘森,张书维,侯玉洁[6]（2020）在《3D打印技术专业“三教”改革探索》文中研究说明根据国家对职业教育深化改革的最新要求,解读当前"三教"改革对于职教教育紧迫性和必要性,本文以3D打印技术专业为切入点,深层次分析3D打印技术专业在教师、教材、教法（"三教"）改革时所面临的实际问题,并对"三教"改革的一些具体方案可行性和实际效果进行了探讨。
杜仲[7]（2020）在《应用数学方法研究非线性光学等领域中的孤子和畸形波现象》文中认为非线性光学、分子生物学以及流体力学等领域中的孤子、畸形波等非线性现象可以用非线性发展方程来描述。本文以非线性光学、流体力学、分子生物学等领域中的非线性发展方程为依托,应用Darboux类变换和Hirota方法等数学方法解析地讨论了这些方程的孤子解、呼吸子解和畸形波解,从而分析了孤子、呼吸子以及畸形波的传播特点和它们相互作用的性质。本文的结构和主要安排如下:第一章简要介绍了非线性科学的背景,和以孤子和畸形波为代表的非线性波的研究进展。并且介绍了本文所用的一些研究孤子和畸形波现象的数学方法,和本文的主要工作及安排。第二章探讨的是非Kerr介质中一个耦合Kundu-Eckhaus系统,这个系统描述了五次非线性对超短光脉冲在介质中传播的影响。我们利用Darboux变换和矩阵分析相结合的方法研究了耦合Kundu-Eckhaus系统向量有理和半有理畸形波的传播特点。对于耦合Kundu-Eckhaus系统,我们首先应用规范变换,推导出N阶Darboux变换和N阶向量有理和半有理畸形波解。根据这些解,我们得到了三种类型的三角形结构的二阶向量畸形波:第一种类型的二阶向量畸形波的两个分量均包含三个四花瓣型畸形波,第二种类型的二阶向量畸形波的两个分量均包含三个眼睛型的畸形波,第三种类型的畸形波的一个分量含三个反眼睛型的畸形波、另一个分量包含三个眼睛型的畸形波。关于三阶向量畸形波,我们展示了合并、三角形和五边形的结构。此外,我们还展示了一阶和二阶向量半有理畸形波,这种半有理畸形波描述了畸形波和呼吸子共存的现象。第三章研究的是一个高阶耦合非线性Schr（?）dinger系统,这个系统描述了光纤中两个超短光脉冲的同时传播。我们利用Darboux变换和矩阵分析相结合的方法,研究了这个系统的暗-亮孤子、半有理孤子和呼吸子。首先,对于高阶耦合非线性Schr（?）dinger系统的混合形式,我们构造了暗-亮单、双孤子解,N阶暗-亮半有理孤子解;对于高阶耦合非线性Schr（?）dinger系统的聚焦形式,我们构造了 N阶呼吸子解。然后,根据这些解,我们用图像分析了相应的暗-亮单、双孤子,一阶和二阶暗-亮半有理孤子和呼吸子的性质。第四章研究的是一个四阶耦合非线性Schr（?）dinger系统,这个系统描述了超短光脉冲在双折射光纤中的传播。在本章中,我们主要研究了四阶耦合非线性Schr（?）dinger系统的向量呼吸子。首先,对于四阶耦合非线性Schr（?）dinger系统,我们用loop群方法构造了 N为正整数的N阶Darboux变换和相应的向量呼吸子解。基于这类解,我们画图研究了四种不同类型的呼吸子:（1）第一种的一个分量包含反眼睛型呼吸子,另一个分量包含眼睛型呼吸子;（2）第二种的两个分量均包含四花瓣型的呼吸子;（3）第三种的两个分量都包含眼睛型的呼吸子;（4）第四种的每个分量都包含一个Y型呼吸子。此外,我们还发现随着|γ|的减小,呼吸子沿时间轴的范围减小、呼吸子与时间轴之间的夹角增大,其中γ表示高阶线性和非线性效应的强度。第五章研究了可以描述光脉冲在非均匀光纤中同时传播的四阶耦合变系数非线性Schr（?）dinger方程。我们通过广义Darboux变换构造了这个方程的一阶和二阶畸形波解。在此基础上,我们分析了群速度色散系数和四阶色散系数对畸形波的影响,并展示了具有眼睛型分布的畸形波,一阶畸形波与孤子的相互作用,有一个最高波峰的二阶畸形波和具有三角形结构的二阶畸形波,且发现当群速度色散系数或四阶色散系数的值增大时,一阶畸形波的范围增大。通过调整群速度色散系数和四阶色散系数,可以改变组合畸形波相邻波之间的时间间隔。此外,我们还得到了周期畸形波,并发现随着群速度色散系数的周期和四阶色散系数周期的减小,周期畸形波的周期逐渐减小。第六章研究了三耦合四阶非线性Schr（?）dinger方程,这个方程描述了 α螺旋蛋白质链中的动力学特性,针对这个方程我们主要研究了向量多畸形波。首先,我们借助Darboux-dressing变换得到了该方程的向量多畸形波解。基于这样的解,我们画图描述单个的向量畸形波,向量畸形波对和三体向量畸形波。其中,单个向量畸形波的两个分量上是有两个波峰和两个波谷构成的四花瓣型畸形波,而第三个分量上是一个眼睛型畸形波。在α螺旋蛋白中,随着高阶线性和非线性效应强度的增大,畸形波存在的时间逐渐减少。我们还得到了向量畸形波对的分离和合并,以及三体向量畸形波。此外,我们通过线性稳定性分析验证了方程的基带调制不稳定性。第七章研究了流体力学和等离子物理等领域中一个的Kadomtsev-Petviashvili-based系统。我们先介绍了这个系统的产生背景,然后利用Hirota方法得到了它的双线性形式和Backlund变换,进而构造了 Wronski行列式形式的N-孤子解,可以证明,用Wronski行列式表示的N-孤子解是满足双线性形式和Backlund变换的。之后通过用Wronski行列式表示的N-孤子解,我们得到了扭结型-类暗孤子和平行孤子,它们在传播过程中宽度和振幅保持不变。第八章总结本文的工作,指出了本文工作的不足,展望了未来的研究工作。
崔涵[8]（2020）在《无序光纤结构中激光脉冲的产生及优化》文中研究指明作为一种一维横向无序结构,随机分布布拉格光栅阵列是研究低维无序系统的良好平台。基于无序结构的光纤随机激光,其中的模式竞争和光子局域化效应值得探讨。在此基础上搭建的随机激光器的输出特性,特别是脉冲输出及模式调控是当下亟需研究的方向。在上述背景下,本文研究了基于无序结构的随机光纤激光器,采用可饱和吸收效应解决了输出模式的不稳定问题,实现了激光的脉冲型输出,并创新地提出了两种调控手段来调节输出模式,为调控随机激光器模式输出提供了灵活的方法,在光学成像、信息编码、光通信、传感等方面有着潜在的应用市场。主要工作如下:首先,利用耦合模理论和传输矩阵法对随机分布布拉格光栅阵列进行数值分析;通过求解非线性薛定谔方程得到光纤中脉冲传输特性,建立环形光纤激光器数值模型;在数值模型中加入无序时间窗口,并探讨引入不同无序度对脉冲传输特性的影响。理论分析结果说明了随机分布布拉格光栅阵列中存在的模式竞争和光子局域化效应,其仿真结果与后续实验结果吻合。其次,搭建基于无序结构的环形随机光纤激光器实验平台,得到了无序输出信号,验证了仿真结果。在环形腔内引入可饱和吸收体,利用可饱和吸收效应稳定了腔内谐振模式,实现了重复频率为5.897 MHz、脉宽1.4 ns的脉冲输出。之后,采用两种手段对腔内模式进行调控。第一种是利用非线性偏振旋转效应,通过调节腔内偏振,实现了三种可选择重复频率的脉冲输出,并探究了泵浦功率对输出模式的影响,对比不同泵浦功率下产生的调Q脉冲和锁模脉冲;第二种手段是利用980 nm激光对随机光栅阵列进行光照控制,通过改变无序结构的局部增益,使得腔内谐振模式发生改变,实现了9种不同重频的脉冲输出。两种手段为控制无序结构中的脉冲模式和时域特性提供了灵活动态的调控手段,扩展了随机激光作为全光可调脉冲光源的应用空间。
马瑞[9]（2019）在《光纤随机激光模式调控与应用研究》文中进行了进一步梳理光纤随机激光器作为一种新型的光纤激光器,近十多年来受到广泛的关注与研究。作为对传统随机激光器的延续发展,光纤随机激光器将一维光纤结构中的多重散射效应作为有效的光学反馈机制,配合非线性增益,在不需要传统谐振腔的结构中产生独特的随机激光现象。从最早光子晶体光纤中填充混有纳米散射颗粒的激光染料形成的光纤随机激光,到随机分布的光纤光栅结构构成的相干反馈光纤随机激光,再到基于传统商用标准单模光纤中分布式瑞利散射构成的分布反馈式光纤随机激光,光纤随机激光器的发展经历了从相干反馈到非相干反馈,从强无序散射结构到弱无序结构的过程,并最终在非相干反馈光纤随机激光器领域发展壮大,带动了诸如高功率/高效率、窄线宽、宽谱可调谐光纤随机激光器的丰富发展,并在光纤传感、超长距离光纤通信等领域得以应用。光纤随机激光器的发展也从起初光谱、功率特性的研究,逐渐拓展到偏振态、新波长、时域特性、非线性机制、多模特性的研究。纵观光纤随机激光器的发展历史,绝大多数的研究工作集中在连续光运转和单横模激发的前提下,这是因为受限于光纤随机激光器中随机散射形成的开放结构,很难基于传统谐振腔机理产生脉冲型随机激光,以及受制于常用的单模光纤作为激射载体,虽然降低了激射阈值但也阻碍了对多模特性的分析和研究。因而,目前对于更复杂的光纤随机激光脉冲产生、多横模激发等研究尚属起步阶段,仍有大量基础问题亟待解决和丰富发展。本论文紧跟光纤随机激光器发展的前沿动态,聚焦于对光纤随机激光模式调控特性的研究,从纵模的波长、时域脉冲、谱宽特性,以及横模的低空间相干性特性多个角度入手,研究分析模式调控的新机理,并以无散斑成像照明为切入点重点研究多横模光纤随机激光器的应用。本论文的主要研究内容总结如下:（1）研究了相干反馈机制下有源光纤随机激光器的模式调控特性,从激射波长的稳定,到激射波长的选择,以及产生时域脉冲等角度对光纤随机激光的输出特性进行调控。相干反馈机制的有源光纤随机激光器基于空间随机分布的光纤光栅阵列提供随机谐振反馈,因而具有产生随机激射所需光纤长度短、阈值低、结构紧凑、存在丰富的随机谐振等特点,也正因为如此,该类型光纤随机激光器由于强烈的模式竞争效应以输出波长随时间强烈变化为典型特点,因而对该类型光纤随机激光器的模式调控具有重要科学意义。我们首次提出通过引入外部控制光照射在随机分布光纤光栅阵列上引入局部增益微扰,在特定的控制光注入位置激光器的输出表现为稳定单峰的随机激光激射,并通过改变注入光的位置有效调节激射波长,为稳定和调控相干反馈光纤随机激光器的运行提供了新思路。此外,利用相干反馈光纤随机激光器存在的丰富的谐振特性,通过引入基于石墨烯的可饱和吸收体,首次实现了该类型光纤随机激光器的调Q锁模脉冲产生,通过分析谐振频率发现了局域模式与全局模式共振的运转机理,为脉冲型光纤随机激光的产生以及时域模式特性的规整提供了新思路。（2）开展了基于光纤随机激光泵浦的超连续谱产生的研究。基于瑞利散射反馈机制的光纤随机激光器具有得天独厚的开放结构,不依赖于波长选择器件,具有超宽谱的有效反馈,为了充分发掘该开放结构激射过程的带宽特性,我们引入非线性光纤,结合调制不稳定等非线性效应,采用光纤随机激光激发超连续谱过程,通过泵浦功率的改变可以有效调控输出带宽。光纤随机激光作为泵浦源与超连续谱激发的桥梁,可以将位于正常色散区的激光转换为超连续谱,并充分利用全开放结构的优势,获得全谱段、平坦的超连续谱。此外,通过增强分布式瑞利散射效应和有效降低开放结构激射阈值,我们首次在后向传输方向获得了超连续谱产生,通过时域动态特性分析,发现后向超连续谱具有较低的时域相对强度波动,可以用来实现具有低噪声的宽谱光源。（3）将光纤随机激光的研究拓展到多横模的维度,重点研究了多模光纤随机激光器的散斑效应及其在无散斑成像照明领域的应用。传统单模或少模光纤的使用限制了对光纤随机激光多横模特性的研究,此外基于大芯径多模光纤激射的高阈值特性也阻碍了多模光纤随机激光器的发展。我们将单模光纤随机激光结构与超大芯径阶跃折射率多模光纤结合,获得了具有极低空间相干性的多模光纤随机激光。研究表明,多模光纤随机激光除具有满足无散斑成像照明要求的低空间相干性,更得益于其激射过程带来的高光谱密度而优于传统多模非相干光源。为了满足光学相干断层扫描等成像系统对宽谱光源的需求,我们也研究了超连续谱在多模光纤中的退相干特性,并与此同时揭示了光谱宽度、光纤芯径、光纤长度对降低空间相干性的贡献,为获得高效的退相干效果提供指导。传统光纤随机激光器最大的优势是结构简单以及易于高功率/高效率输出,我们研究了大功率多模光纤随机激光的散斑特性,基于主振荡功率放大器结构获得了约56 W的高功率多模光纤随机激光,并揭示了功率增加可以激发有效横模,从而进一步降低空间相干性的现象。（4）基于上述关于多模随机激光无散斑成像的实验研究,为了解释散斑对比度对多模光纤输出光场变化的依赖关系以及激光功率增加带来的空间相干性降低这些实验现象,深入理解多模光纤中模式数、模式功率分配等对散斑形成的影响,我们回归多模光纤的模式分析本源开展了理论研究。通过理论计算大芯径阶跃折射率多模光纤支持的横模电场分布,根据光纤模式分解和组成的原理,给每一阶横模施加特定的模式系数,从而调控整体的模式组成,灵活地研究模式数、不同阶数模式对最终模场形成的影响。并通过引入随机相位调制,模拟散斑形成的过程,通过对散斑图样散斑对比度的分析,研究不同模式组成对多模光纤输出空间相干性的影响。结果表明不同阶数模式对散斑形成的贡献是不一致的,低阶模式对应的散斑对比度明显小于高阶模式,因而整体模式的散斑对比度最低值出现在低阶模式功率占优但整体模式之间功率相对均匀的条件。这一工作对设计、优化、调控多模光纤输出端的空间相干性提供了理论指导。
李磊[10]（2019）在《光纤激光模式调控技术研究》文中研究表明光纤激光具有结构紧凑、输出光束质量好、热管理方便等优势,在光纤通信、遥感测绘、生物医疗和工业加工等领域发挥着重要作用。为了保持大功率光纤激光的近衍射极限输出,通常需要采取模式控制技术抑制高阶模的产生。但在特殊应用领域,例如,模分复用技术、结构光场产生、以及多模光纤非线性的时空调控等,产生高阶模光纤激光尤为重要。论文对光纤激光模式调控技术开展研究,主要工作包括:1、开展了阶跃折射率光纤模式特性和光纤光栅理论研究。首先,从亥姆霍兹方程出发,推导了阶跃折射率光纤矢量模和弱导近似条件下LP模的理论表达式,重点讨论了阶跃折射率光纤LP模式的传输特性。然后利用耦合模理论,建立了光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅的仿真模型,讨论了最大折射率调制系数和光栅长度对于输出光谱的影响。结果表明,仅改变最大折射率调制系数或光纤光栅的长度,不会改变光纤布拉格光栅上各模式对应的反射谱中心波长,以及长周期光纤光栅模式转换透过谱的中心波长,为下一步利用光纤布拉格光栅实现选模输出和利用长周期光纤光栅实现模式转换奠定理论基础。2、开展了基于光纤光栅选模输出的光纤振荡器研究。设计并刻制了LP11模反射峰匹配,其他模式反射峰失配的高反和低反光纤布拉格光栅,用来作为光纤振荡器的谐振腔。首次采用包层泵浦的方式实现LP11模光纤振荡器运转,LP11模最大输出功率为4.2 W,相对于注入泵浦光的斜效率为～38%,模式纯度为～90.2%,表明了包层泵浦条件下利用全光纤振荡器结构实现高功率LP11模的输出可行性。利用LP01模和LP11模反射峰同时匹配的高反和低反光纤布拉格光栅,首次实现全光纤振荡器结构双波长混合模式输出。3、开展了基于长周期光纤光栅模式转换的高阶模光纤激光放大研究。设计并刻制了LP01-LP11模长周期光纤光栅模式转换器,用来产生高纯度LP11模作为种子光。采用同带泵浦方案,实现了全光纤结构的LP11模放大器运转,LP11模的最大输出功率为69.1 W,相对于吸收泵浦光的斜效率为73.8%。通过实验验证了LP01模和LP11模在放大过程中具有几乎相同的定标放大能力。进一步搭建了半导体泵浦的kW量级LP11模MOPA放大实验平台,首次实现了最高输出功率为1270 W的LP11模输出。4、开展了高阶模光纤激光输出光场的相位整形研究。理论仿真了LP11模和CLP11(相位补偿LP11模)近场和远场光斑光强分布特性,首次利用PIB值对远场LP11模和CLP11模的能量集中度进行了对比。然后实验验证了经过相位补偿后的LP11模输出光场呈近高斯分布,聚光能力显着提高。5、开展了高阶模光纤激光输出光场的非相干叠加研究。系统设计了全光纤结构LP11模环形光束和LP01模高斯光束非相干叠加产生平顶光束的实验方案。首次通过串联全光纤结构LP11模振荡器和全光纤结构LP01模振荡器方式,实现平顶度最小为C=0.0343的平顶光束输出。6、首次提出遗传-并行梯度（GA-SPGD）全局优化算法用于数值模式分解。利用GA算法对采集到的近场和远场光斑进行全局优化搜索,得到一个最接近全局最优的模式组合。在此基础上,利用SPGD算法快速收敛的特性,对近场光斑进行优化搜索得到理论上的全局最优值。GA-SPGD算法结合了GA算法全局优化搜索优势和SPGD算法快速收敛特性。通过仿真计算的方式验证了基于GA-SPGD算法的数值模式分解的有效性和鲁棒性。7、首次对多模阶跃折射率光纤中模间交叉相位调制导致的调制不稳定性现象开展研究。利用线性稳定性分析方法推导了模间调制不稳定性的增益谱表达式,得到正常色散区发生调制不稳定性现象的判断条件。当注入模式功率相同时,调制不稳定性增益谱最大增益处的调制频率和总功率的平方根成正比,最大增益系数和总功率成正比。当注入模式功率不相同时,存在最佳功率比例系数,使得调制不稳定性获得最大增益,并且最佳功率比例系数基本不随总注入功率的变化而改变。模间群速度失配会增大调制不稳定性增益谱的中心调制频率和最大增益系数。
二、Fiber Nonlinearities: A Tutorial（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、Fiber Nonlinearities: A Tutorial（论文提纲范文）
（1）模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信的研究现状与发展趋势 |
| 1.2 OAM光纤通信研究进展 |
| 1.2.1 OAM光纤及光纤特性研究进展 |
| 1.2.2 OAM光纤耦合器研究进展 |
| 1.3 OAM空间通信研究进展 |
| 1.3.1 OAM空间光通信研究现状 |
| 1.3.2 OAM空间无线通信研究现状 |
| 1.4 论文研究内容与创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于OAM模式通信的基础理论 |
| 2.1 OAM模式基本理论 |
| 2.1.1 矢量亥姆霍兹方程 |
| 2.1.2 矢量OAM模式求解 |
| 2.2 矢量模式耦合器原理及数值分析方法 |
| 2.2.1 双平行光纤耦合器原理 |
| 2.2.2 数值分析方法 |
| 2.3 自由空间信道基本理论 |
| 2.3.1 大气湍流理论 |
| 2.3.2 大气湍流谱模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 OAM光纤应变特性研究 |
| 3.1 OAM光纤应变特性研究背景 |
| 3.2 环形光子晶体OAM光纤应力特性 |
| 3.2.1 理论分析模型 |
| 3.2.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
| 3.2.3 光子晶体OAM光纤应力特性分析 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 环形光子晶体OAM光纤扭转特性 |
| 3.3.1 理论分析模型 |
| 3.3.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
| 3.3.3 光子晶体OAM光纤扭转特性分析 |
| 3.3.4 小结 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计 |
| 4.1 光子晶体OAM光纤耦合器研究背景 |
| 4.2 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器结构设计 |
| 4.2.1 OAM模式耦合器结构与设计原理 |
| 4.2.2 OAM模式耦合器参数设计与优化 |
| 4.3 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 OAM模式空间传输特性研究 |
| 5.1 无线通信中OAM模式传输特性研究背景 |
| 5.2 自由空间无线通信信道建模 |
| 5.3 无线通信信道自适应补偿算法 |
| 5.4 OAM模式空间传输特性 |
| 5.4.1 单一OAM模式传输特性 |
| 5.4.2 复用OAM模式传输特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）基于有限元法的石英光纤热效应与损伤性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光诱导石英光纤损伤研究背景 |
| 1.2 国内外石英光纤损伤研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 有限元研究现状 |
| 1.3 激光诱导光纤损伤 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 石英光纤有限元仿真方法 |
| 2.1 有限元法基本理论 |
| 2.1.1 理论基础 |
| 2.1.2 发展历史 |
| 2.1.3 技术实现 |
| 2.1.4 技术应用 |
| 2.2 多物理场模拟方法 |
| 2.2.1 波动光学方法 |
| 2.2.2 几何光学方法 |
| 2.2.3 固体传热方法 |
| 第三章 激光入射光纤有限元模型构建与热分析 |
| 3.1 激光入射光纤模型构建 |
| 3.1.1 激光入射光纤参数定义 |
| 3.1.2 激光入射光纤几何模型构建 |
| 3.2 激光入射光纤热分析 |
| 3.2.1 激光入射光纤温度分析 |
| 3.2.2 激光入射光纤温度变化分析 |
| 第四章 热场分布下的石英光纤损伤性质研究 |
| 4.1 激光建模 |
| 4.1.1 表面热源 |
| 4.1.2 体积热源 |
| 4.1.3 波束包络法 |
| 4.1.4 全波法 |
| 4.2 热场对光纤非线性效应的影响 |
| 4.2.1 热场对光纤电场模的影响 |
| 4.2.2 热场对光纤折射率的影响 |
| 4.2.3 热场对光纤传能效率的影响 |
| 4.3 热场对光纤形变的影响 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学位论文 |
（3）提高OFDR空间分辨率的关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 OFDR的国内外研究现状 |
| 1.3 本论文的主要工作和结构安排 |
| 第二章 OFDR的工作原理及理论分析 |
| 2.1 光外差探测技术 |
| 2.2 OFDR工作原理 |
| 2.3 偏振衰落效应 |
| 2.3.1 偏振衰落效应的分析 |
| 2.3.2 偏振衰落效应的抑制方法 |
| 2.4 OFDR系统的相关参数分析 |
| 2.4.1 空间分辨率 |
| 2.4.2 测试距离 |
| 2.4.3 可调谐激光器的参数 |
| 2.4.3.1 激光器线宽 |
| 2.4.3.2 扫频速率 |
| 2.4.4 数据采集卡的参数 |
| 2.4.4.1 采样频率 |
| 2.4.4.2 采样点数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 OFDR的非线性效应及其补偿 |
| 3.1 光源非线性调谐效应及其影响 |
| 3.2 常见的非线性效应的补偿方法 |
| 3.2.1 硬件补偿方法 |
| 3.2.2 软件补偿方法 |
| 3.2.2.1 一维插值算法 |
| 3.2.2.2 去斜滤波算法 |
| 3.3 基于匹配傅里叶变换的补偿方法 |
| 3.4 基于改进光路结构的补偿方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 OFDR分布式传感系统实验研究 |
| 4.1 OFDR分布式传感系统的设计与搭建 |
| 4.2 OFDR系统实验及结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
（4）基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 随机光纤激光器的发展历程 |
| 1.3 随机光纤激光器的分类 |
| 1.3.1 根据反馈类型分类 |
| 1.3.2 根据增益类型分类 |
| 1.4 随机光纤激光器的结构及输出特性 |
| 1.4.1 随机光纤激光器的结构 |
| 1.4.2 随机光纤激光器的输出特性 |
| 1.5 本论文的研究意义和结构安排 |
| 第二章 基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的相关原理与理论模型 |
| 2.1 光纤中的散射 |
| 2.2 基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的原理 |
| 2.3 基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的理论模型 |
| 2.3.1 平均功率平衡模型 |
| 2.3.2 基于非线性薛定谔方程的动力学模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于拉曼增益的超低阈值半开短腔分布反馈随机光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 1545nm泵浦源的搭建 |
| 3.3 实验装置与工作原理 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置与工作原理 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 传统环形腔拉曼光纤激光器 |
| 4.3.2 基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 h态脉冲拉曼光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验装置与工作原理 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.3.1 传统锁模拉曼光纤激光器 |
| 5.3.2 h态脉冲锁模拉曼光纤激光器 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于黑磷的亚微秒调Q光纤激光光源 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 黑磷可饱和吸收体的制备和表征 |
| 6.3 实验装置与工作原理 |
| 6.4 实验结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 工作总结和展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 答辩委员会评议书 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（5）基于光纤光栅的高温固体压力传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 弹药安全检测国内外研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅传感研究现状 |
| 1.3 现存的主要问题 |
| 1.4 论文研究内容及框架结构 |
| 2.光纤布拉格光栅传感特性及其温度补偿技术 |
| 2.1 光纤光栅的特性分析 |
| 2.2 温度和应变对光栅反射波长的影响规律 |
| 2.2.1 温度对光栅中心波长的影响规律 |
| 2.2.2 应变对光栅中心波长的影响规律 |
| 2.2.3 温度应变共同作用下光栅输出特性 |
| 2.3 压力传感器模型的建立 |
| 2.4 光栅压力传感器温度补偿方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.光纤Bragg光栅传感器结构设计与分析 |
| 3.1 光纤Bragg光栅压力传感器设计 |
| 3.1.1 封装材料的选择 |
| 3.1.2 传感器结构参数的确定 |
| 3.1.3 实验标定结果及分析 |
| 3.2 光栅压力传感的温度补偿技术 |
| 3.2.1 温度补偿方法的实现 |
| 3.2.2 温度补偿效果的优化 |
| 3.3 高温下的压力传感特性 |
| 3.3.1 传感器模型高温下受压的有限元仿真的压力灵敏度 |
| 3.3.2 高温压力标定实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.基于信号处理的光纤光栅压力传感器性能改进研究 |
| 4.1 基于希尔伯特-黄变换的光纤光栅传感性能改进 |
| 4.1.1 希尔伯特-黄变换基本原理 |
| 4.1.2 实验环境介绍 |
| 4.1.3 改进前后结果分析 |
| 4.2 基于极限学习机的光栅压力传感器温度补偿方法改进研究 |
| 4.2.1 极限学习机理论 |
| 4.2.2 极限学习机建模方法 |
| 4.2.3 实验结果与分析 |
| 4.3 基于多元回归分析的光纤光栅高温压力传感器压力输出预测 |
| 4.3.1 多元回归分析理论 |
| 4.3.2 压力检测结果线性回归模型的建立及求解 |
| 4.3.3 实验数据分析 |
| 4.4 光纤光栅压力传感器的高温压力检测的综合改进 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.总结与展望 |
| 5.1 论文主要工作 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）3D打印技术专业“三教”改革探索（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 3D打印技术专业“三教”面临的突出问题 |
| 1.1 师资团队的教学素养相对偏差 |
| 1.2 3D打印技术专业教材不成体系，资源匮乏 |
| 1.3 教法难以提升学生参与的主动性 |
| 2 3D打印技术应用专业“三教”改革措施 |
| 2.1 通过“名师引领、双元结构、分工协作”的准则塑造团队 |
| 2.1.1 依托有较强影响力的带头人，有效开发名师所具备的引领示范效果 |
| 2.1.2 邀请大师授教，提升人才的技术与技能水准 |
| 2.2 推进“学生主体、育训结合、因材施教”的教材变革 |
| 2.2.1 设计活页式3D打印教材 |
| 2.2.2 灵活使用信息化技术，形成立体化的教学 |
| 2.3 创新推行“三个课堂”教学模式，推进教法改革 |
| 2.3.1 采取线上、线下的混合式教法 |
| 2.3.2 构建与推进更具创新性的“三个课堂”模式 |
（7）应用数学方法研究非线性光学等领域中的孤子和畸形波现象（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 孤子和畸形波的研究背景及现状 |
| 1.1.1 孤子的介绍 |
| 1.1.2 畸形波的介绍 |
| 1.2 本文使用的数学方法 |
| 1.2.1 Darboux变换相关方法 |
| 1.2.2 Hirota方法 |
| 1.2.3 B(?)cklund变换 |
| 1.2.4 Wronski行列式方法 |
| 1.3 论文的主要工作和安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 非Kerr介质中耦合Kundu-Eckhaus系统的向量有理和半有理畸形波 |
| 2.1 非克尔介质中的耦合Kundu-Eckhaus系统 |
| 2.2 与系统(2-1)相关的N阶Darboux变换 |
| 2.3 系统(2-1)的向量有理和半有理畸形波解 |
| 2.3.1 系统(2-1)的向量有理畸形波解 |
| 2.3.2 系统(2-1)的向量半有理畸形波解 |
| 2.4 系统(2-1)的向量有理和半有理畸形波分析 |
| 2.4.1 系统(2-1)的高阶向量有理解畸形波 |
| 2.4.2 一阶和二阶向量半有理畸形波 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光纤中高阶耦合非线性Schr(?)dinger系统的暗—亮孤子、半有理孤子和呼吸子 |
| 3.1 光纤中的高阶耦合非线性Schr(?)dinger系统 |
| 3.2 系统(3-1)的暗—亮孤子解 |
| 3.2.1 系统(3-1)的暗—亮孤子解 |
| 3.2.2 系统(3-1)的暗—亮半有理孤子解 |
| 3.3 系统(3-1)的呼吸子解 |
| 3.4 暗—亮孤子和呼吸子的分析 |
| 3.4.1 暗—亮单、双孤子 |
| 3.4.2 一阶和二阶暗—亮半有理孤子 |
| 3.4.3 一阶和二阶呼吸子 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 双折射光纤中四阶耦合非线性Schr(?)dinger系统的向量呼吸子 |
| 4.1 双折射光纤中四阶耦合非线性Schr(?)dinger系统 |
| 4.2 系统(4-1)的N阶Darboux变换 |
| 4.3 系统(4-1)的向量呼吸子解 |
| 4.4 向量呼吸子的讨论分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 非均匀光纤中变系数四阶耦合非线性Schr(?)dinger方程的畸形波 |
| 5.1 非均匀光纤中变系数四阶耦合非线性Schr(?)dinger方程 |
| 5.2 方程(5-1)的Darboux变换和广义Darboux变换 |
| 5.3 方程(5-1)的畸形波解 |
| 5.4 关于方程(5-1)畸形波的讨论 |
| 5.4.1 常系数情形下的畸形波 |
| 5.4.2 线性系数情形下的畸形波 |
| 5.4.3 周期系数情形下的畸形波 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 α螺旋蛋白质中三耦合四阶非线性Schr(?)dinger方程的向量多畸形波 |
| 6.1 三耦合四阶非线性Schr(?)dinger方程 |
| 6.2 方程(6-1)的向量多畸形波解 |
| 6.3 向量多畸形波的讨论分析 |
| 6.3.1 单个向量畸形波 |
| 6.3.2 向量畸形波对 |
| 6.3.3 三体向量畸形波 |
| 6.4 方程(6-1)的调制不稳定性 |
| 6.5 本章小结 |
| 附录A |
| 附录B |
| 参考文献 |
| 第七章 流体中Kadomtsev-Petviashvili-based系统的B(?)cklund变换和Wronski行列式形式的孤子解 |
| 7.1 Kadomtsev-Petviashvili-based系统 |
| 7.2 系统(7-2)的双线性形式和B(?)cklund变换 |
| 7.3 系统(7-2) Wronski行列式形式的N孤子解 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
（8）无序光纤结构中激光脉冲的产生及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 随机激光的国内外研究历史与现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 基于无序光纤结构的随机光纤激光器原理 |
| 2.1 激光产生原理 |
| 2.1.1 光与物质相互作用 |
| 2.1.2 激光产生条件 |
| 2.2 光纤激光器工作原理 |
| 2.3 随机光纤激光器工作原理 |
| 2.4 脉冲锁模技术原理 |
| 2.4.1 锁模原理及技术实现 |
| 2.4.2 调Q原理及技术实现 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 环形随机光纤激光器的数值分析 |
| 3.1 布拉格光栅阵列 |
| 3.1.1 光纤光栅耦合模理论 |
| 3.1.2 传输矩阵法 |
| 3.2 光纤中脉冲传输数值模拟 |
| 3.3 引入无序结构对传输特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 环形随机光纤激光器的实验分析 |
| 4.1 环形腔随机光纤激光器 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 输出信号分析 |
| 4.2 随机光纤锁模激光器 |
| 4.2.1 半导体可饱和吸收镜简介 |
| 4.2.2 输出特性 |
| 4.3 模式调控 |
| 4.3.1 非线性偏振旋转效应进行调控 |
| 4.3.2 光照调控 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（9）光纤随机激光模式调控与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤随机激光器研究背景 |
| 1.1.1 随机激光器的发展历程 |
| 1.1.2 光纤随机激光器的发展历程 |
| 1.1.2.1 填充型光纤随机激光器 |
| 1.1.2.2 随机光栅型光纤随机激光器 |
| 1.1.2.3 瑞利散射型光纤随机激光器 |
| 1.2 连续输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.1 高功率/高效率光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.2 窄线宽光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.3 多阶、宽谱、新波长光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.4 基于新光纤的光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.5 基于光纤随机激光应用研究进展 |
| 1.3 脉冲输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.3.1 基于主动调控的脉冲输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.3.2 基于被动调控的脉冲输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.4 少模、多模光纤随机激光器研究进展 |
| 1.5 论文研究意义及结构安排 |
| 第二章 光纤随机激光器的理论模型 |
| 2.1 光纤随机激光相关物理现象 |
| 2.1.1 光纤随机激光反馈机制 |
| 2.1.1.1 瑞利散射 |
| 2.1.1.2 光纤光栅反射 |
| 2.1.2 光纤随机激光增益机制 |
| 2.1.2.1 受激拉曼散射增益 |
| 2.1.2.2 受激布里渊散射增益 |
| 2.1.2.3 有源光纤增益 |
| 2.2 基于瑞利散射的光纤随机激光器理论分析模型 |
| 2.3 基于光纤光栅的光纤随机激光器理论分析模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 有源光纤随机激光的模式调控 |
| 3.1 光纤随机激光相干和非相干反馈机制 |
| 3.2 相干反馈光纤随机激光器的全光模式选择 |
| 3.2.1 随机分布光纤布拉格光栅阵列的设计与制备 |
| 3.2.2 相干反馈光纤随机激光器结构 |
| 3.2.3 相干反馈光纤随机激光器自由运转状态 |
| 3.2.4 相干反馈光纤随机激光器全光控制状态 |
| 3.3 相干反馈光纤随机激光器的准锁模脉冲实现 |
| 3.3.1 准锁模光纤随机激光器装置及核心器件 |
| 3.3.2 准锁模光纤随机激光器的工作原理 |
| 3.3.3 准锁模光纤随机激光器实验结果 |
| 3.3.4 准锁模光纤随机激光器数值分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光纤随机激光泵浦的超连续谱生成 |
| 4.1 连续光的调制不稳定性效应 |
| 4.2 光纤随机激光泵浦的全开放结构超连续谱生成 |
| 4.2.1 开放光纤结构中随机激光泵浦超连续谱产生装置 |
| 4.2.2 开放光纤结构中随机激光泵浦超连续谱输出特性分析 |
| 4.3 基于光纤随机激光泵浦的后向传输低噪声超连续谱生成 |
| 4.3.1 光纤随机激光泵浦的后向超连续谱生成装置 |
| 4.3.2 光纤随机激光泵浦的后向超连续谱实验结果 |
| 4.3.3 光纤随机激光泵浦的后向超连续谱运转机理讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 低空间相干性光纤随机激光器及成像应用 |
| 5.1 基于多模光纤随机激光的无散斑成像研究 |
| 5.1.1 多模光纤随机激光的无散斑成像实验装置 |
| 5.1.2 多模光纤随机激光的无散斑成像实验结果 |
| 5.2 用于无散斑成像的光纤超连续谱光源退相干过程 |
| 5.2.1 光纤超连续谱光源退相干实验装置 |
| 5.2.2 光纤超连续谱光源退相干实验结果分析 |
| 5.3 高功率低空间相干性光纤随机激光器 |
| 5.3.1 高功率低空间相干性光纤随机激光器实验装置 |
| 5.3.2 高功率低空间相干性光纤随机激光器实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 多模光纤模式功率分配与散斑形成关系的研究 |
| 6.1 多模光纤模式分析仿真模型建立 |
| 6.2 仿真结果分析及讨论 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文研究内容总结及主要贡献 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（10）光纤激光模式调控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大功率光纤激光的发展现状和模式控制技术 |
| 1.1.1 大功率光纤激光的发展现状 |
| 1.1.2 大功率光纤激光的模式控制技术 |
| 1.2 光纤激光模式调控技术研究进展 |
| 1.2.1 光纤激光的模式选择和转换 |
| 1.2.2 高阶模光纤激光的空间整形 |
| 1.2.3 光纤激光的模式分解技术 |
| 1.2.4 光纤激光的模间非线性效应 |
| 1.3 论文的主要内容和结构安排 |
| 第二章 阶跃折射率光纤模式特性和光纤光栅理论研究 |
| 2.1 阶跃折射率光纤模式特性研究 |
| 2.1.1 阶跃折射率光纤矢量模求解及模场分布仿真计算 |
| 2.1.2 阶跃折射率光纤LP模求解及模场分布仿真计算 |
| 2.1.3 阶跃折射率光纤LP模的特性研究 |
| 2.2 光纤布拉格光栅选模输出的耦合模理论分析 |
| 2.2.1 光纤布拉格光栅的耦合模方程和求解 |
| 2.2.2 光纤布拉格光栅选模输出反射谱的仿真计算 |
| 2.3 长周期光纤光栅模式转换的耦合模理论分析 |
| 2.3.1 长周期光纤光栅的耦合模方程和求解 |
| 2.3.2 长周期光纤光栅模式转换透过谱的仿真计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于光纤光栅的光纤激光模式调控研究 |
| 3.1 基于光纤布拉格光栅选模输出的LP_(11)模光纤振荡器 |
| 3.1.1 LP_(11)模反射峰匹配的光栅对 |
| 3.1.2 LP_(11)模光纤振荡器的实验研究 |
| 3.1.3 LP_(11)模光纤振荡器的拓展研究 |
| 3.2 基于长周期光纤光栅转换器的LP_(11)模光纤激光放大 |
| 3.2.1 LP_(01)-LP_(11)模模式转换器 |
| 3.2.2 LP_(11)模光纤激光放大的实验研究 |
| 3.2.3 LP_(11)模光纤激光放大的拓展研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 高阶模光纤激光输出光场的空间整形研究 |
| 4.1 高阶模光纤激光输出光场的相位整形 |
| 4.1.1 高阶模光纤激光输出光场的相位整形原理 |
| 4.1.2 LP_(11)模光纤激光输出光场的相位整形系统设计 |
| 4.1.3 LP_(11)模光纤激光输出光场的相位整形实验研究 |
| 4.2 高阶模光纤激光输出光场的非相干叠加 |
| 4.2.1 LP_(01)模和LP_(11)模非相干叠加产生平顶光束系统设计 |
| 4.2.2 LP_(01)模和LP_(11)模非相干叠加产生平顶光束实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 光纤激光数值模式分解和模间调制不稳定性研究 |
| 5.1 基于GA-SPGD算法的数值模式分解 |
| 5.1.1 数值模式分解的基本原理 |
| 5.1.2 GA-SPGD数值模式分解算法 |
| 5.1.3 GA-SPGD数值模式分解仿真计算 |
| 5.2 模间调制不稳定性研究 |
| 5.2.1 模间调制不稳定性的理论模型 |
| 5.2.2 模间调制不稳定性的仿真计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文的主要工作 |
| 6.2 论文的主要创新点 |
| 6.3 论文的不足及后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、Fiber Nonlinearities: A Tutorial（论文参考文献）
- [1]模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究[D]. 杨婧翾. 北京邮电大学, 2021
- [2]基于有限元法的石英光纤热效应与损伤性质研究[D]. 张浩宇. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]提高OFDR空间分辨率的关键技术研究[D]. 陶艺文. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器[D]. 蔡瑶. 深圳大学, 2020
- [5]基于光纤光栅的高温固体压力传感技术研究[D]. 郭红英. 中北大学, 2020(10)
- [6]3D打印技术专业“三教”改革探索[J]. 刘森,张书维,侯玉洁. 数码世界, 2020(04)
- [7]应用数学方法研究非线性光学等领域中的孤子和畸形波现象[D]. 杜仲. 北京邮电大学, 2020(01)
- [8]无序光纤结构中激光脉冲的产生及优化[D]. 崔涵. 电子科技大学, 2020(07)
- [9]光纤随机激光模式调控与应用研究[D]. 马瑞. 电子科技大学, 2019(04)
- [10]光纤激光模式调控技术研究[D]. 李磊. 国防科技大学, 2019(01)