论文部分内容阅读
可调谐激光技术在光通信、光传感、激光雷达、激光医学诊疗、生态学和环境科学等领域具有重要而广泛的应用价值,是激光和光电子技术的一个重要研究方向。通过采用新颖的技术手段和结构设计实现输出激光波长的大范围高精度快速程控调谐对于构建智能化的光学系统、拓展可调谐激光器的应用领域和适用场景具有十分重要的意义,是当前可调谐激光器技术的主要发展方向之一。本文在深入研究了基于中阶梯光栅和数字微镜器件(DMD)的高精度可调谐光学滤波系统的基础上,提出了一种基于中阶梯光栅的可调谐激光器设计方案,并针对三个在通信和传感领域较为重要的光谱区域应用ZEMAX软件对相应的光学滤波系统进行了数值仿真和优化设计。论文所完成的主要工作如下:1.应用菲涅尔-基尔霍夫衍射理论对中阶梯光栅的衍射特性进行了分析和研究。分析了中阶梯光栅的单槽衍射和多槽干涉因子,得到了中阶梯光栅的衍射图样,并用实验结果对分析模型的正确性进行了验证。2.对基于中阶梯光栅和数字微镜器件(DMD)的高精度可调谐光学滤波系统组成及其工作机理进行了分析与研究,详细分析了系统中辅助色散元件和数字微镜器件的光学衍射特性及其对光学滤波系统的影响。3.提出了一种基于中阶梯光栅和数字微镜器件的可调谐激光器设计方案,并针对C波段(1530-1560nm)、C+L波段(1525-1605nm)以及短波近红外波段(700-1100nm)三个在通信和传感领域较为重要的光谱区域,建立了 ZEMAX光学仿真模型,对相应的光学滤波系统进行了数值仿真和优化设计。使用多重组态实现了对成像在DMD上二维光谱图的仿真。研究结果表明,所设计的光学系统在C波段、C+L波段以及短波近红外波段的调谐精度分别为 0.03nm、0.033nm 和 0.01nm。