两节分布反馈激光器的性能

详细讨论了两节(两电极)分布反馈(DFB)激光器的重要特性,其中包括调谐理论、频率调制响应以及频率交换速率。两节DFB激光器的调谐机理可根据波导光栅反射特性的基本相位和幅度来解释。波长调谐由不均匀电流注入的纯电子效应所引起。激光器的调制带宽由有源区中受激载流子寿命所决定。在激光器红移和蓝移静态调谐状态下,FM响应和频率交换是不同的。对高速FSK调制,激光器应偏置于蓝移状态下工作。FM响应的大小和相位变化影响激光器的高速频率交换。     

具有纯频率调制和啁啾抑制的幅度调制的三电极DFB LD

二电极和三电极(多电极或多节)分布反馈激光器是超长传输距离和超大传输容量光纤通信系统的关键器件。本文详细地讨论了三电极分布反缋(DFB)激光器的重要特性,其中包括调谐理论、频率调制响应以及纯频率调制和啁啾抑制的辐度调制。     

基于扫频二进制偏移副载波的伪码扩频调制体制及其特性的研究

该文基于常规二进制偏移载波(BOC)调制体制的数学模型,提出一种新型的基于扫频二进制偏移载波调制(FC-BOC)的伪码扩频体制。在这种调制体制中,BOC调制体制数学模型中的固定频率二进制偏移载波被改进为线性扫频二进制偏移载波,使之不仅继承了BOC信号的性质,还具有更加独特的性质。仿真研究和算法实验表明:FC-BOC调制体制保留了BOC调制体制的主要优点,特别是具有狭窄的主相关峰和出色的副峰抑制特征而避免了多相关峰模糊性,功率谱密度函数呈现类似带通白噪声功率谱密度函数的形态。FC-BOC调制体制信号生成算法、接收算法的结构与常规BOC调制体制类似,算法复杂度相当于常规BOC调制体制,适合纯数字编程设计实现。     

基于预畸变和光锁相的线性扫频激光源生成

线性扫频激光源在高分辨率、高精度、大动态范围的激光测量和光纤传感领域有着广泛的应用。然而,扫频非线性及激光相位噪声限制了测量系统的分辨率、精度和动态范围。分析了分布反馈式(DFB)半导体激光扫频中的非线性及激光相位噪声产生的机制,提出基于预畸变和光锁相的激光扫频非线性校正和激光相位噪声抑制方法,实现了扫频范围为50 GHz,均方根频率误差小于263 k Hz的激光扫频信号。实验测试表明该扫频激光源的线性度和相干性得到了有效增强。     

基于分布反馈激光器双波长调制的微量气体测量方法北大核心CSCD

在光声光谱测量中,常用光学斩波器对光源输出信号进行频率调制,但光学斩波器的使用会不可避免地增加系统噪声及系统成本。基于分布反馈激光器的可调谐特性,提出激光器双波长调制方法。利用光声光谱实验平台,结合光学斩波器调制激光系统进行检测甲烷气体灵敏度的实验。结果表明,光学斩波器对甲烷气体的检测灵敏度为52.3×10-6,而双波长调制激光系统的检测灵敏度可达40.2×10-6,该调制方法避免了光学斩波器的使用,减小了系统噪声,提高了系统灵敏度。     

利用光电反馈抑制钛宝石激光器低频段的强度噪声

对前置光电负反馈抑制钛宝石激光器强度噪声方法的特性进行了理论分析,表明注入噪声不同时对应的最佳反馈增益不同。利用前置光电负反馈方法,在实验上实现了全固态连续单频可调谐钛宝石激光器低频段的强度噪声抑制,通过调节反馈增益,使激光器的强度噪声抑制程度最大。在分析频率为1.125 MHz处,强度噪声由原来的8.7 dB降低到了1.4 dB,抑制程度达7.3 dB。调节反馈增益和相位延时,可以获得不同分析频率的强度噪声的降低。     

LD抽运1319nm单频激光器的调谐和噪声抑制研究

研究了LD抽运单块非平面行波环行腔Nd:YAG激光器的调谐特性,通过控温法实现了1319nm单频激光的宽范围调谐,调谐范围14GHz。实验研究了影响1319nm单频激光器功率噪声主要因素,测量了激光功率噪声谱,并通过光电反馈抑制弛豫振荡功率噪声,弛豫震荡中心频率噪声抑制了30dB,提高了测量精度。     

分布式反馈激光器调制特性研究

为了深入了解分布式反馈激光器（DFB）的发光机理与调制特性,通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程,证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明,FITELFRL15DCWD-A82激光器的3dB带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/mA;该调制结果优化了该激光器的可用相干长度,并验证了驱动信号频率变化不影响3dB光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。     

高速脉冲激励InGaAsP注入激光器中微微秒频率线性调频脉冲和动态谱线增宽

在高速脉冲激励下,注入激光器中瞬变特性和动态谱线增宽的研究对了解这些激光器的高速调制特性是很重要的。本文报道了InGaAsP注入激光器中微微秒时间分辨频率线性调频脉冲和动态谱线增宽首次观察的结果。用一个InGaAsPin光电二极管,我们可以观察到在单纵模内的频率线性调频脉冲相多纵模中时间分辨比10微微秒还好的动态光谱。为了有较大的纵模间距以简化动态光谱     

激光器系统声音响应和隔音特性研究

对于输出频率易受环境干扰的光栅外腔反馈半导体激光器,在利用光栅和电流两通道反馈并进行动态特性优化后,基于原子偏振光谱的无调制稳频系统可极大地抑制低频随机干扰引起的激光频率波动,并使闭环谐振频率扩展到155 k Hz。此时稳频系统可将特征频率在120 Hz处的激光器频率干扰,抑制到开环时的1/13570。利用偏振光谱,还可以测量原子跃迁线中心频率附近小范围内激光频率的起伏,获得激光器对不同频率声致振动激励的声音响应特性,并可对比研究激光器隔音机壳的隔音效果。实验表明,隔音机壳对于不同频率的声音激励,隔音效果可从12.8下降到0.14。这可为机械结构和隔音系统的设计提供实验依据,并可促进声音精密测量的发展。     

调谐二极管激光吸收光谱技术中的线形误差与校正

在调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术中,谱线线形的检测精度受激光器调谐非线性和调制幅度的影响,本文针对近红外分布反馈(DFB)激光器,通过激光器的调谐特性曲线定量分析了调谐非线性和调制幅度对吸收线形的影响,提出了调谐非线性校正和调制幅度补偿方法,并通过实验验证了方法的有效性.实验结果表明,调谐非线性校正可以提高谱...     

基于可调谐激光器的光纤光栅波长解调系统误差分析与补偿

基于可调谐激光器的光纤(Bragg)光栅(FBG)波长解 调系统性能受激光器控制电路、调制参数以及光电探测器(PD)性 能、弱信号采集与放大电路等诸多因素的影响,着重研究了可调谐激光器调制参数中扫描频 率对光栅波长 解调系统的影响,发现波长解调误差随扫描频率的不同而呈现一定的规律,对波长解调误 差与激光器的 扫描频率进行了拟合。将拟合结果植入解调程序中,对激光器当前扫描频率下的解调波长进 行实时误差补 偿,并实验验证了误差补偿后的效果。结果表明,进行误差补偿后系统最大波长解调误差比 之前减小6.0 倍,其中由激光器扫描频率不同导致的波长解调误差和均方差(SD)分别比补偿之前减小2.2倍。最 终 使得基于可调谐激光器的FBG波长解调系统整体波长解调误差控制在1.38pm以内,有效地满足了高 速FBG系统对解调波长准确性和稳定性的要求,适用于高频动态信号的解调。     

直调与外调型微波光子链路线性度的实验研究

理论研究了直接调制与外调制模式下的微波光子链路的线性度,以直调激光器为核心器件的直接调制型短距离微波光子链路具有明显优势。着重开展实验研究,采集和分析两种调制模式下的信号,获得关键性能参数,包括链路损耗、线性动态范围(CDR)和无杂散动态范围(SFDR)。比较了不同长度光纤传输下的动态范围,发现直接调制型微波光子链路经10 km光纤传输后性能显著下降。此外,纳入直调激光器线宽、啁啾因素,实验研究了不同长度光纤下色散的影响。结果显示,直接调制型短距离微波光子链路具有高线性度的优势。     

自差型电反馈半导体激光器的调制特性

本文研究了自差型电反馈半导体激光器(LD)的调制特性,指出:电反馈可以抑制 LD 的动态频率漂移(DFS),并讨论了反馈参数对 DFS 的影响。     

新型锁模铒光纤激光器设计及脉冲动态研究

实验研究了锁模铒光纤激光器中的脉冲动态状态参数,将一个正弦强度调制的连续波激光注入到光纤激光器中,实现了增益的调节脉冲能量、中心频率及中心脉冲时间的测量系统中耦合参数决定了相位增益的大小。基于实验测量结果,评估了自由运行频率梳线宽、反馈频率稳定性及量子噪声的限制因素,讨论了光纤激光器的优化。     

可调谐二极管激光吸收光谱技术及其在大气质量监测中的应用

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收线的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析.在大气痕量气体和气体泄漏的监测中,为了提高探测的灵敏度,一般会根据具体情况对激光器采取不同的调制技术如波长调制、振幅调制、频率或者位相调制等,同时和长光程吸收池相结合使用,并辅之以各种噪声压缩技术.TDLAS不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测.报道了最近研制的一套可调谐二极管激光吸收光谱检测大气中甲烷浓度的实验装置,这套装置具有灵敏度高、检测限低(ppb量级)、易于集成为便携式痕量气体检测仪等优点,若激光器的调谐波长范围能覆盖1.3～1.8 μm或者在光路中装配几台窄范围可调谐激光器实现波长扫描范围覆盖1.3～1.8μm,则可同时实现对大气中诸多重要痕量气体如CO2、CH4、CO、CH2O、H2S、NH3、HCI、C2H2等的同步监测.     

外部光反馈半导体激光器的结构优化研究

通过构建外部光反馈半导体激光器的理论模型,并结合激光器速率方程和噪声理论,讨论并优化了增益芯片和光纤光栅外腔各参数在不同电流下对器件频率噪声和相对强度噪声的影响.模拟结果表明:通过改变电流并对有源区尺寸、光纤光栅结构和耦合效率等参数的调整,在理论上可以将器件的频率噪声降低5×108 Hz左右,相对强度噪声降低8 dB/Hz左右.该研究将为低噪声、窄线宽外部光反馈激光器的实验研究提供理论指导,同时也对其他结构的外腔激光器噪声特性的研究有着借鉴意义.     

端面反射对SG-DBR激光器性能的影响

通过传输矩阵模型,理论研究了不同端面反射的存在对取样光栅分布Bragg反射(SG-DBR)镜以及集成半导体放大器(SOA)的SG-DBR镜反射谱的影响,进而研究了端面反射的存在对SG-DBR激光器以及集成SOA的激光器模式的影响,结果表明,端面反射的存在会使取样光栅的各级反射峰由1个分裂为2个甚至多个,并可能使边峰的强度高过零级峰,这将会严重恶化SG-DBR激光器及其集成SOA的激光器模式特性和调谐特性。理论分析与实验结果基本吻合。当端面的反射率小于0.01时,端面反射对于SG-DBR激光器的影响可以忽略不计。     

谐振式光学陀螺数字锁频精度优化设计北大核心

环境温度等外界因素引起的互易性噪声极易改变谐振式光学陀螺中光波导谐振腔特性,对陀螺系统测试产生极大影响。利用高精度的激光频率锁定技术对陀螺系统中的互异性噪声进行有效抑制,提高了陀螺性能。根据谐振式光学陀螺系统工作原理,分析建立激光器锁频闭环回路模型,通过程控运算放大电路改变控制增益,优化激光器电流调谐的控制精度,实现了闭环回路锁频精度的提升与系统中的互异性噪声的抑制。通过搭建的谐振式光学陀螺系统平台测试得到,锁频精度可提高近一个数量级,最终成功将频率锁定精度提升至6.3°/h,陀螺长期零偏稳定性达到31.26°/h。     

一种带温度参量的半导体激光器速率方程及仿真求解

研究并求解了热效应条件下的半导体激光器的速率方程。在经典速率方程的基础上,通过引入热效应特性,得到了带温度参量修正的速率方程组,然后利用Simulink软件工具,对该非线性微分方程进行仿真求解,最后以某分布反馈激光器的参量为例,得到了不同偏置点、不同调制信号及不同温度条件下速率方程的瞬态解,并据此分析了弛豫振荡、频率啁啾等特性。仿真求解结果符合该型激光器的瞬态特性,为该型激光器设计制造和应用选型提供了一定的参考。