基于注入锁定激光器的低噪声微波光子变频技术

提出并仿真论证了一种利用马赫-曾德尔调制器(MachZehnder modulator,MZM)以及注入锁定激光器的微波光子变频方法。上支路激光经射频(radio frequency,RF)信号调制实现载波抑制调制后经过滤波器滤出光边带,下支路激光经本振(local oscillator,LO)信号调制实现单边带调制后通过注入锁定激光器实现光的滤波放大,两束光耦合后进入光电探测器(photodetector,PD)拍频实现上下变频。该结构充分利用了注入锁定激光器能够被输入激光锁定的特性,可以获得完美的本振光,因此,能够通过差频产生更好的微波信号。仿真结果表明,该系统无杂散动态范围(spurious free dynamic range,SFDR)大于90 dB·Hz2/3,噪声系数(noise figure,NF)小于30 dB。     

注入锁定光纤环形腔激光器实验研究

利用注入锁定技术,将中心频率稳定、窄线宽的DFBLD作为主激光器,将光纤环形腔激光器作为从激光器。在实现注入锁定后,利用光纤环形腔谐振特性,在效压窄了注入光线宽。得到了中心频率稳定,较之DFBLD线宽更窄的输出激光,目前线宽已被压窄到70kHz。     

基于偏振调制器的微波光子倍频系统实验研究

为了证明微波光子倍频系统可以构成光载无线通信系统的一部分,采用不受光纤色散影响的基于偏振调制器的倍频系数可调的微波光子系统,理论论证和分析了基于偏振调制器的二倍频、四倍频和六倍频的系统原理和特性。针对于不同的倍频系数,构建了相应的实验方案,进行了实验验证、数据分析和实验结果讨论,在不断进行实验系统优化的基础上实现了良好的倍频输出结果。结果表明,倍频输出的微波/毫米波信号在仪器测量允许的范围内最大可达到42GHz,且此系统具有受光纤色散影响小的优点。     

注入锁定半导体激光器频率失调的下限

在考虑非线性增益的情况下，本文给出了注入锁定半导体激光器锁定带宽的表达式。该激光器稳定运转的失调频率下限受非线性增益的影响，特别是在激光器偏置电流较大和或非线性增益系数较大时更为如此。     

基于片上微腔自反馈注入锁定的窄线宽激光器

对半导体激光器外腔自反馈注入锁定进行了理论分析,研究了片上微腔的自反馈注入锁定对于分布反馈(DFB)激光器输出线宽的影响,分析了决定锁定带宽及线宽压缩系数的关键参数。基于Q值为2.4×10⁶的片上Si₃N₄微腔的后向瑞利散射实现了DFB激光器的自反馈注入锁定,将其输出线宽由自由运转时的556.71 kHz压窄到了92.28 kHz,锁定带宽达到425 MHz。研究结果有助于理解半导体激光器自反馈注入锁定机理,并为实现窄线宽激光器提供了新的结构更简单、集成化潜力更高的方案。     

多波长相干光注入锁定的波长跟踪自动化控制

本文基于全网光同步的超密集波分复用无源光网络(ultra-dense wavelength division multiplexing passive optical network, UDWDM-PON),对多波长注入锁定的稳定性进行了研究,提出了一种波长跟踪控制方法：用光电探测器(photo-diode, PD)接收从激光器(slave laser diode, SLD)的光信号并进行滤波与检波处理,所得信号用于建立SLD参数分布模型并进行线性扫描控制。该方法经基于LabVIEW程序控制与数据采集(data acquisition, DAQ)的仪器实验验证后,对相关驱动电路进行了模块化改良,采用基于微控制单元(microcontroller unit, MCU)的控制,使得该控制模块具有更高控制精度、更易封装的特点,从而能更好应用于多波长光的多路注入锁定当中。本文采用主动锁模激光器(mode-locked laser, MLL)作为多波长光源,对双路SLD的注入锁定进行了验证与对照实验,结果表明：在相同注入条件下,采用波长跟踪控制模块的注入锁定组具有更佳的稳定性。     

基于偏置马赫-曾德调制器的微波光子信号倍频

高速光信号源在现代光通信中不可或缺,目前倍受研究者关注。提出了利用一种具有偏置控制的马赫-曾德尔调制器(MZM),采用倍频方案产生高速微波光子信号,并进行了实验研究。通过在MZM 上施加一定的直流偏置引起两臂光脉冲的相位差,使光脉冲发生分裂实现倍频。实验中,利用5 GHz 的射频信号源,成功获得了频率增加一倍的10 GHz 高质量高速光信号。同时,也可以观察到在不同偏置电压下会产生不同的脉冲序列,发现优化偏压是实现高质量倍频的必要条件。该方案可用于产生40 GHz 以上的高频率光脉冲,可广泛应用于高速光通信。     

外部光注入分布反馈激光器的非线性动力学特性

实验研究了外部光注入分布反馈(DFB)激光器的非线性动力学行为,并给出了其输出特性随注入光强度和频率失谐量变化的动力学特征图.实验结果表明,激光器的动力学行为对外部的微扰十分敏感;在不同外部光注入条件下,激光器可以呈现出单周期、倍周期、多周期以及混沌等多种非线性动力学特征;在注入光强度和频率失谐量变化空间存在三个复杂动力学区域;激光器表现出的复杂动力学行为总是与周期行为有关;当激光器处于复杂动力学区域时,其频谱为连续谱,在连续谱上存在多个明显的峰,所对应的频率定义为特征频率,特征频率的大小不随注入光的强弱以及频率变化.     

利用基带直调信号注入锁定半导体激光器产生全光上变频信号的研究

提出了一种将低速基带信号直调产生的宽谱信号,注入至用于上变频的分布反馈式半导体激光器(DFB-LD),利用调制信号光谱中的高阶分量对从激光器进行相位锁定,从而产生光学上变频信号的方法。对直调信号注入锁定DFB-LD产生光学上变频信号的机理进行了理论分析,完成了2.5Gb/s伪随机码基带信号通过直调并注入从激光器,分别产生了30,35,40GHz副载波频率的全光上变频信号的实验,并在时域和频域上,对上变频信号的特征进行了研究。该方案结构简单,无需高速外调制器及高频本振,具有集成潜力,理论上可产生更高载频(如60GHz),对目前的光-无线混合接入提供了一种可行的解决方案。     

射频反馈法实现声光可调谐滤波器稳频输出

在集成声光可调谐滤波器(AOTF)工作时,由于环境温度变化以及自身声表面波吸收使器件的温度发生变化,导致滤出波的中心波长发生漂移。在理论分析的基础上,对声光可调谐滤波器的温度特性进行了实验研究,并在此基础上提出一种新的解决方案:用动态控制射频信号来实现声光可调谐滤波器的稳频输出,并用该方案实现了中心波长的漂移控制在0.08 nm以内,满足了波分复用(WDM)通信系统的应用要求。     

用注入锁模法改善DFB激光器的频率响应

验证了通过注入锁模方法,分布反馈(DFB)半导体激光器的频率响应可以得到明显的改善.实验中通过一个环形器,将主激光器的输出光注入到从激光器.测量了从激光器在有注入光和没有注入光时的光谱和频率响应.发现在不同的注入光强度和波长下,激光器的调制带宽和弛豫振荡峰频率会发生变化.通过适当选择注入光的强度和波长,频率响应可以得到改善.激光器频率响应的改善可以用两个模式的拍频来解释,一个模式是从激光器的主模,另一个是主激光器的模式,该模式与从激光器的边带重合.该理论与实验结果符合得很好.     

用注入锁模法改善DFB激光器的频率响应

验证了通过注入锁模方法,分布反馈(DFB)半导体激光器的频率响应可以得到明显的改善.实验中通过一个环形器,将主激光器的输出光注入到从激光器.测量了从激光器在有注入光和没有注入光时的光谱和频率响应.发现在不同的注入光强度和波长下,激光器的调制带宽和弛豫振荡峰频率会发生变化.通过适当选择注入光的强度和波长,频率响应可以得到改善.激光器频率响应的改善可以用两个模式的拍频来解释,一个模式是从激光器的主模,另一个是主激光器的模式,该模式与从激光器的边带重合.该理论与实验结果符合得很好.     

固体染料分布反馈激光器输出光脉冲时间特性数值分析研究

本文选用合理的初始条件 ,通过迭代求解一阶微分关联速率方程组 ,首次给出了掺R6G染料固态溶凝胶硅分布反馈激光器输出激光脉冲的时间特性及其随泵浦功率改变的变化规律。数值计算结果与实验结果吻合甚好     

基频可调激光声水下通信信号传输研究

针对开放式海洋环境通信特点,分析海气信道下行传输激光致声机理,提出基频可调激光跳频水下声通信方法,探讨激光跳频信号帧结构与信号传输特征.通过前导码间隔识别激光重频变化规律,研究水下传输的噪声信号与致声信号的频谱特性及分离方法,构建实验测量系统.实验结果表明,选择合适的下行光路光学结构可获得不同的致声能量效率.采用基频可调的ASK编码激光跳频通信能保证通信信息传输的安全性.在空海开放信道及弱信号环境下可满足数字信息的有效传送,为海洋通信提供新的技术途径.     

光子晶体光学频率变换技术

文章首先介绍了光子晶体光学频率变换技术的基本原理和技术特点;然后简述光子晶 体光学频率变换技术研究进展情况;最后指出了光子晶体变频技术在可调谐激光器和其它领域中的应用前景。     

基于光学倍频技术的WDM-ROF-PON系统设计

设计了一种将光载无线技术融合于波分复用无源光网络结构的系统。在发射端,系统采用光学倍频技术生成40GHz光毫米波载波,加载2.5Gbit/s的基带数据信号,下行链路传输性能良好且受色散影响小;在接收端,利用光波重用技术从下行信号中提取上行光载波,加载2.5Gbit/s上行基带数据信号。采用光学倍频技术降低了毫米波生成成本,提高了系统的实用性。