光栅外腔提高VCSEL微波调制效率实验研究

实验研究了垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)在闪耀 光栅作为外腔反馈时的直流和微波调制特性。VCSEL底部端面和外部闪耀光栅组成法布里- 珀罗(Fabry-Perot,FP)腔,由于闪耀光栅的反馈作用,可以提高VCSEL微波调制效率。在VCSEL仅有直流 电流驱动时,实验观察到了频率与FP腔长有关的边带功率,调节FP腔长,使FP腔谐振频率与 微波调制频率耦合,可在相同微波功率下得到2倍的有效边带功率。研究结果表明,闪耀光 栅外腔VCSEL可以在较宽的输入较小微波功率范围内得到较高的有效边带功率。本文研究将 为微波调制VCSEL及其他半导体激光器应用提供一定的参考意义。     

微波功率GaAs MESFET本征元件与偏置关系分析

提出了一种分析和了解微波功率 Ga As MESFET非线性效应的方法。主要是采用解析优化方法 ,提取 MESFET器件在不同偏置点下的本征元件 ,并结合器件的应用类型 ,对本征元件与偏置的关系进行了系统化的分析。分析的结论有助于提高微波功率 Ga As MESFET器件设计和应用的准确性     

LiTaO3相位调制器扩频特性的研究

介绍一种利用开关微波信号调制LiTaO3电光晶体．实现对输入光扩频的方法。研究了LiTaO3相位调制器的理论模型．并给出了相应的计算公式。利用公式模拟、计算得到在一定做波功率调制下相位调制器输出的扩频光谱。给出了实际系统的框图，并对实际系统的输出光谱进行测量．得到在不同微波调制功率下的光谱图。对理论计算所得的输出光谱与实际系统的输出光谱进行分析．发现谱线情况较一致．仅对应的微波输入功率有差异．原因是实际系统中微波传输线阻抗不匹配．所需的实际微波功率比理论值大。该系统的电光晶体为LiTaO3．激光器工作波长为1053nm，微波频率为4．3GHz．开关信号是重复频率为1kHz．占空比为4：6的方波。使90％的光功率分散于主峰以及一、二次边频，且一、二次边频的功率近似相等。     

波长锁定878.6 nm LD调制泵浦Nd: YVO4自拉曼激光器

报道了一款基于调制共振泵浦技术的Nd:YVO₄自拉曼激光器。针对全固态自拉曼激光器中热效应严重导致的激光器输出功率及光光效率普遍偏低的问题,合理地将共振泵浦技术和调制泵浦技术相结合,实现了激光器的有效热管控,缓解了激光器的热效应,提高了泵浦上限,从而实现了激光器输出功率和光光效率的大幅提高。当泵浦源的调制频率为10 kHz、占空比为40%、平均泵浦功率为30 W、声光Q开关的调制频率为100 kHz时,获得了最大平均功率为8.57 W的1176 nm斯托克斯光输出,相应光光转换效率28.6%。相较于相同泵浦功率的连续泵浦机制下的实验结果,斯托克斯光平均输出功率提高了42%,光光效率提高了8.5%。实验结果表明:共振泵浦和调制泵浦技术相结合的方式可以有效缓解热效应,提高泵浦功率上限,从而提高自拉曼激光器的输出功率和光光效率。     

基于半导体光放大器交叉增益调制效应的主动锁模光纤激光器

提出一种腔内损耗小的基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制效应(XGM)的主动锁模光纤激光器结构。使用光环行器成功减小了激光器的腔内损耗,提高了激光器的输出功率。从理论上对有理数谐波锁模过程中腔内脉冲复合的物理机制进行了详细分析。利用有理数谐波锁模技术,在调制频率为10 GHz下,得到了重复频率为30 GHz的皮秒级光脉冲序列输出,其峰值功率约0.5 mW。由于半导体光放大器的宽增益谱与滤波器的较大可调谐范围,使得激光器输出可以在较大的波长可调谐范围内保持较大功率输出。成功实现了调制频率为20 GHz的谐波锁模短光脉冲输出,可调谐范围达40 nm,峰值功率大于0.65 mW。半导体光放大器和激光器的短腔长保证了激光器的长期稳定性。     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

光外注入改善RoF系统多通道传输性能

文章基于半导体激光器速率方程,采用小信号分析模型获得了光外注入激光光源的调制特性表达式;根据调制特性表达式编写了仿真软件Optiwave System的Matlab元件,然后将其作为外注入光源应用到直接调制的多通道传输仿真模型中,用于评估光外注入方法对RoF(光载无线电)通信系统的多通道传输性能的影响。仿真结果表明,光外注入方法有利于减小互调失真的干扰,相对于无外注入的情况,系统传输性能有所改善,且对突破激光器驰豫振荡频率以上的多通道微波信号有更明显的作用。     

激光器对光电振荡器相位噪声的影响

为了改善光电振荡器相位噪声特性、提高光电振荡器性能,采用理论分析和实验验证的方法,研究了激光器线宽、光功率与光电振荡器相位噪声之间的关系.测试了激光器在功率相等、线宽不等情况下,光电振荡器所产生的微波信号的频谱特性和相位噪声特性;测试了给定线宽激光器在不等功率情况下,所产生的微波信号的相位噪声特性.结果表明,激光器线宽越窄、光功率越大,光电振荡器产生微波信号的频谱特性和相位噪声特性就越好;在频偏1kHz以外,相位噪声受激光器线宽影响较小,受光功率影响较大.这一结果对改善光电振荡器相位噪声有一定的帮助.     

1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究

报道了1.06 m增益开关半导体激光器的详细特性分析和功率放大研究。用高频正弦信号调制中心波长1.06 m的F-P腔半导体激光器得到脉宽约为100 ps、平均功率约为20 mW,重频从500 MHz到2 GHz连续可调的稳定短脉冲激光输出。采用注入锁定改善增益开关半导体激光器的输出特性。研究和分析了调制信号的频率、功率和偏置电流的大小以及注入锁定的功率、温度对激光器输出特性的影响。将该激光器作为种子,用108 W的抽运光进行两级全光纤功率放大得到了82 W的高功率输出,光光转换效率达到76%。     

C波段场效应晶体管放大器

本文叙述的固体微波放大器所用的基本元件是肖特基势垒场效应晶体管,称为金属—半导体场效应晶体管(MESFET),在高达12千兆赫的频率下具有稳定功率增益。本文主要讨论了 G 波段放大器的电路分析、设计参数和测试结果。     

基于光相位锁定的载波可变光的毫米波产生技术

提出和实现了一种新型适用于光/无线混合接入的光子载微波产生方案.该方案利用直接调制分布反馈式半导体激光器可以产生宽谱信号的特点,将较低频率正弦信号直接调制半导体激光器,在半导体激光器中进行频谱展宽,然后把宽谱信号注入到多个半导体激光器中进行相位锁定从而作为相干锁定光源.用上述光源在不同波长加载不同信号进行传输,在接收端使用不同通带特性的光学滤波器对信号进行处理,可以选择接收基带信号、光子微波时钟信号、上行光源或不同载波频率的光子微波调制信号.作为验证,分别完成了2.5 Gbps基带信号、20 GHz和40 GHz光副载波调制信号的产生与接收.因为受限于试验条件,只进行了原理验证,但该系统理论上可集成波导设计,无需高频调制器件,并可生成更高载频光子微波信号,有利于未来的光/无线混合接入和超密集波分复用系统.     

半导体激光器阈值电流的精确测量

一、引言阈值电流是半导体激光器的重要参数之一。通常用测量半导体激光器的输出光功率——电流(PI)特性曲线、观察远场或近场图样的变化以及光谱随电流的变化等来确定阈值,但误差较大。本文用测量半导体激光器调制光信号的二次谐波来确定阈值电流。理论和实验都表明用谐波测量法测定半     

基于单光路偏振复用的微波瞬时频率测量方案

提出一种基于单光路偏振复用技术的微波瞬时频率测量方案.该方案仅需要一个双偏振-双驱动的马赫-曾德尔调制器来提供受激布里渊散射所需的泵浦光与探测光.与现有的双路布里渊散射方案相比,本方案结构简单,系统体积明显减小,泵浦光与探测光干涉稳定且可控,且系统的稳定性增强了.待测微波信号经过载波抑制双边带调制后作为泵浦光,扫频探测信号经过相位调制后作为探测光,利用受激布里渊散射效应实现从相位调制到强度调制的转换.通过建立扫描频率与输出光功率的映射关系,实现了微波信号瞬时频率测量.此外,建立了理论模型和仿真模型来分析泵浦光波长抖动、直流偏置点漂移、电移相器相位漂移,以及泵浦光、探测光偏振状态偏移对频率测量精度的影响.研究结果表明,该方案可以实现30 GHz以上微波信号的频率测量,且最大绝对测量误差不超过30 MHz,相对测量误差低于2％.该方法通过增大扫频探测信号的扫描范围和调制器的调制频率范围,可进一步扩展频率测量范围,在低成本、宽频谱的雷达侦测领域具有良好的应用前景.     

宽带红外探测器的带宽测量

引言红外探测器的响应速度是系统设计中的一个头等重要的参数。响应速度通常用频率响应曲线表示,或用系统对一个光脉冲的响应表示。在低频时,是使用调制信号源来得到频率响应曲线。当频率接近兆赫级时,必须采用其他方法来获得频率响应曲线。在注入式激光器工作的光谱区,可对这类激光器进行电流调制而取得高频调幅光。已采用的其他方法是利用连续波激光器在荧光线宽范围     

外注入锁定对FP激光器强度噪声的抑制

采用较强的外注入光锁定FP激光器,获得了理想的强度噪声抑制效果. 在自由运转的FP激光器的弛豫振荡峰处,最大噪声抑制强度可达9dB. 研究了注入光功率和频率失谐对于强度噪声抑制效果的影响. 此外,通过实验研究了理想噪声抑制范围与激光器稳定锁定范围之间的关系：它们都随着注入光功率的增加而增大;但在相同的注入光功率下,稳定锁定范围允许更大的频率失谐.     

外注入锁定对FP激光器强度噪声的抑制

采用较强的外注入光锁定FP激光器,获得了理想的强度噪声抑制效果.在自由运转的FP激光器的弛豫振荡峰处,最大噪声抑制强度可达9dB.研究了注入光功率和频率失谐对于强度噪声抑制效果的影响.此外,通过实验研究了理想噪声抑制范围与激光器稳定锁定范围之间的关系:它们都随着注入光功率的增加而增大;但在相同的注入光功率下,稳定锁定范围允许更大的频率失谐.     

同步锁模位相调制光纤激光器

同步锁模位相调制光纤激光器利用密执安大学超快光科学中心ＭｉｃｈｅｌｌｅＳｔｏｃｋ等人和贝尔实验室及ＩＭＲＡ美国公司的设计方案，可获得具有低时间抖动误差的千兆赫重复频率亚皮秒激光脉冲。研究人员用Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的位相调制对掺饵／镱单模光纤激光器作同步...     

基于铷原子调制转移光谱技术的1560nm光纤激光器频率锁定研究

1560 nm窄线宽激光器作为光学C波段的重要波长成分,在光纤传感和激光雷达等领域有着广泛的应用,实现该波段的激光稳频对光谱学和精密测量具有重要意义。本文采用1560 nm窄线宽光纤激光器作为种子光源,倍频至780 nm波段后,利用调制转移光谱（MTS）将倍频光锁定在铷原子(⁸⁵Rb)D2线的3-4交叉峰上;并研究探测光和泵浦光功率比、调制解调信号的频率和幅值来优化MTS信号,最终同时实现1560 nm光纤激光器的频率锁定及780 nm的稳频输出。激光器稳频后与低噪声精密锁定的光学频率梳进行拍频,通过频率计测量拍频信号并进行Allan方差分析,积分时间为10 s时,相对频率稳定度为1.4×10^-11。     

单通带微波光子滤波器泵浦响应性能研究

基于受激布里渊散射效应和相位调制技术,实现了可调谐单通带微波光子滤波.单泵浦信号时,滤波器的频率调谐范围为0.5GHz~18.3GHz.采用一个激光器,通过外加在强度调制器上的微波信号强度调制得到泵浦信号时,滤波系统的稳定性优于两个激光器分别作光载波和泵浦信号的系统.当采用频率间隔为布里渊频移两倍的双泵浦信号时,滤波器的频率调谐范围为0.9GHz~31.3GHz.     

Nd∶YAG腔倒空激光器输出特性研究

本文对Nd:YAG腔倒空激光器输出特性作了研究。获得调制频率150KHz到几MHz的光脉冲,最小光脉宽90ns。并提出了进一步减小倒空光脉冲的脉宽和提高峰功率的措施。