K波段高稳光电振荡器

介绍了一种具有高稳定性、高谱纯度、低相位噪声的双环路光电振荡器(OEO)。理论上分析了光电振荡器的基本原理,采用光域双环路的方案有效地实现了边模抑制,通过检测输出信号频率的变化来控制光纤环路的长度,从而得到了高质量的20GHz微波信号,其频谱纯度高,线宽小于1Hz,相位噪声在10kHz时为-112dBc/Hz,而且在4h观测时间内,频率的稳定性小于10-10。     

耦合式光电振荡器的理论与实验研究

为了研究耦合式光电振荡器,阐述了耦合式光电振荡器的模式选择理论,给出了维持最佳锁模状态的相位匹配条件,分析了影响射频信号相位噪声的因素,进行了基于保偏机制的耦合式光电振荡器的实验研究。采用分别调节光环形腔和光电微波振荡环路中的保偏可变光纤延迟线可改变腔长的方法,获得了腔长与振荡频率的关系。同时,采用鉴频法测量了不同条件下5GHz射频信号的相位噪声,研究了影响射频信号相位噪声的因素。结果表明,耦合式光电振荡器的振荡模式取决于光环形腔的腔长,射频信号相位噪声受到光信号偏振态、相位匹配、环路长度等因素的影响。实验中获得了偏移频率10kHz处相位噪声达到-136dBc/Hz的5GHz射频信号,是目前国内已知的相位噪声最低的耦合式光电振荡器。     

186 MHz低幅度噪声掺铒光纤飞秒激光器

飞秒激光器是激光频率测量系统——飞秒光梳的核心部件,其噪声、重复频率、脉冲宽度、光谱等参数决定了它在应用中的表现。报道了用于9.2GHz基于光学腔超稳微波源的掺铒光纤飞秒激光器的研制。该激光器采用环形腔结构,重复频率为186MHz,直接输出功率为120mW,光谱中心波长为1550~1600nm。采用动态信号分析仪测试了双边带噪声功率谱,结果显示:研制的飞秒激光器自由运转时,1 Hz处双边带幅度噪声为-118dBc/Hz,在10Hz到100kHz频率范围内幅度噪声小于-130dBc/Hz。     

单纵模多环形腔掺铒光纤激光器及其稳定性

介绍了一种多环形腔结构(MRC)的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器(EDFL).这种激光器通过在主环形腔中插入充当模式滤波器的三个长度不等的无源次级环形腔,并结合腔内光纤布拉格光栅(FBG)形成多环形腔掺铒光纤激光器结构,多环形谐振腔可保证激光器的单纵模输出。讨论了使激光器运行在单纵模状态的谐振腔理论。同时,为了提高系统输出的频率稳定性,采用外光注入方法有效地抑制了模式跳变和拍噪声,改善了输出谱特性。实验得到在1550.225nm处输出功率约3.6dBm,信噪比(SNR)>35dB的单纵模输出光,且测得线宽小于500Hz.     

复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置

为了在较低泵浦功率下实现单纵模双波长激光信号的输出,进而获得窄线宽的高频微波信号,设计并实验了一种基于复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置。通过8字腔结构布里渊增益腔和反射式光纤光栅构成的波长选择滤波器实现了4倍布里渊频移间隔的双波长斯托克斯光信号输出,采用200 m长单模光纤作为增益介质,同时与50 m长单模光纤构成级联光纤环结构,采用三端口耦合器与2 m长未泵浦的保偏掺铒光纤构成萨格纳克环结构,利用级联光纤环结构和萨格纳克环结构的复合滤波作用实现了斯托克斯光信号模式的选择,使输出的斯托克斯光信号由多纵模运行状态变为单纵模运行状态。实验证明:通过对输出的单纵模双波长斯托克斯光信号进行拍频检测可得42.85 GHz的高频微波信号产生,线宽为38 kHz;通过改变可调谐泵浦激光器的输出波长,可实现42.25~43.51 GHz范围内的频率调谐;通过稳定性测试,产生的42.85 GHz高频微波信号的频率变化在0.83 MHz内,峰值功率变化在±0.8 dB内,稳定性良好,满足实际应用需求。     

一种新的微波/毫米波产生方法

提出一种新的微波/毫米波光产生方法,将激光脉冲入射到单模光纤FP腔中,激发腔中的两个本征模,利用两本征模相位失谐与光外差方法得到微波/毫米波信号,得出单模光纤FP腔结构参数与微波/毫米波信号频率间的关系表达式。数值计算表明：调制频率为25 MHz的脉冲激光入射到单模光纤FP腔时,可得到频率为2.083 GHz的微波信号。通过调节FP腔内的双折射强度,可得到从微波到毫米波的信号。该方案只需一个激光光源,成本低、可靠性高、稳定性好。     

次谐波调制下光注入DFB-LD结构的可调谐光电振荡器

为实现具有高频谱纯度、低相位噪声的宽带可调谐微波信号生成,提出并通过实验验证了一种次谐波信号调制下光注入半导体激光器结构的光电振荡器,其原理为通过利用光注入半导体激光器的单周期（P1）振荡工作状态和波长选择放大特性实现可调微波信号生成,并进一步通过在光电振荡环路中引入次谐波信号调制对系统生成微波信号的频率稳定性、边模抑制比与频谱纯度进行优化。实验结果表明,文中方案提出的光电振荡器可以生成输出功率大于5 dBm,频率调谐范围为12~18 GHz的微波信号。同时,系统生成的微波信号的3 dB带宽为100 kHz,边模抑制比可达 51 dB,且信号在频偏量为100 Hz和10 kHz处的相位噪声分别为?78 dBc/Hz和?109 dBc/Hz。此外,光电振荡器生成微波信号的频率调谐范围只受系统中使用的各类光电器件工作带宽的限制,通过采用具有更大带宽的光电器件可以实现更高频率的微波信号生成。     

基于载波抑制双边带的光纤微波频率传递系统优化

针对采用分立器件实现载波抑制双边带(DSBCS)调制的被动补偿光纤环路微波频率传递方案的缺陷,对基于DSBCS调制的光纤环路微波频率传递系统进行稳定性优化设计和测试验证,设计了基于微波芯片的一体化接入节点电路,以腔体分隔的金属和高精度的温度控制模块屏蔽串扰、减小外界温度影响,实验测试了系统电路底噪、60 km光纤环路系...     

低相噪启钥式耦合微波光电振荡器研究北大核心

针对微波通信、雷达、电子战和导航等先进电子系统的应用发展需求,为了实现具有实用价值的极低相噪耦合微波光电振荡信号产生,提出了一种基于Sigma型光纤储能环腔架构的低相噪启钥式耦合微波光电振荡器。该方案通过Sigma型光纤储能技术消除了耦合微波光电振荡器中存在的偏振衰落问题,并且通过有源光纤环腔再生增益特性极大增强了振荡器品质因数,最终实现了10 GHz耦合微波光电振荡器的开机启钥稳定运行,起振信号在10 kHz频偏处的相位噪声达到-139.26 dBc/Hz。     

激光二极管抽运正交波罗棱镜腔光学参量振荡激光器

将正交波罗棱镜谐振腔应用于激光二极管(LD)抽运的光学参量振荡(OPO)激光器,实现了Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体的内腔式光参量振荡,获得了高机械稳定性、高热稳定性和较高光束质量的1.57μm人眼安全激光输出.正交波罗棱镜腔存在腔内振荡光束线偏振运行条件,匀化了内腔OPO的抽运光光场.正交波罗棱镜腔OPO激光器解决了内腔式光参量振荡信号光输出不稳定,以及腔内光功率密度较高容易引起光学损伤等工程应用难题.器件采用热传导冷却半圆柱面LD阵列侧向抽运Nd:YAG抽运几何,在20 Hz运行条件下获得平均脉冲能量86 mJ,脉冲宽度5.4 ns,光束发散角5 mrad.能量稳定性优于±2.5%,光-光转换效率(808 nm→1570 nm)9%的优异性能.     

Long-term stabilized millimeter-wave generation using a high-powermode-locked laser diode module

In this paper, a 60-GHz-band millimeter-wave (mm-wave) signal generation using a new 60-GHz mode-locked laser diode (MLLD) module stabilized by an optical injection will be presented. To modularize the MLLD, the precise position alignments and the fine tuning for the repetition rate is released; moreover, the output optical power of more than 6.0 dBm and the stability over nearly 1500 h are obtained. It is experimentally confirmed that the frequency and power stabilities are several tens of hertz and less than 1 dBm, respectively. The generated 60-GHz-band mm-wave signal with the 3-dB linewidth of less than 300 Hz over a 100-km-long optical fiber link is also successfully demonstrated     

主动锁模光纤激光器的锁相稳定方法

对主动锁模光纤激光器的锁相环路进行了改进,提出一种通过使用"变带宽锁相环"来改善主动锁模光纤激光器稳定性的方法.该方法主要依据信号误差电压实时控制环路的带宽,使环路带宽随锁定信号的频率差动态改变,以达到快速锁定信号的目的,从而提高锁模光纤激光器输出光脉冲的频率稳定性.利用Matlab软件的Simulink功能模块对其实效性进行了仿真验证.结果表明,采用该方法,锁相环的捕捉性能和跟踪性能提高了,主动锁模光纤激光器的工作稳定性得到进一步改善.     

全光纤结构锁模脉冲光纤放大器

随着光纤技术的不断发展,光纤激光器以其体积小、结构紧凑、高效率、光束质量好、高稳定性等优点逐渐受到重视。近些年,具有高峰值功率、高重复频率和高单脉冲能量的脉冲光纤激光器越来越成为研究和应用领域的热点。利用自行搭建的环形腔光纤激光器,获得了稳定的自启动锁模脉冲种子源,以掺Yb双包层光纤为增益介质,采用包层泵浦的方式和主振荡功率放大结构(MOPA),通过两级放大,使平均功率为70 mW的信号光得到25.2 dB的增益,获得了平均功率23.07 W,中心波长1 064 nm、重复频率41.3 MHz,脉冲宽度50 ps,单脉冲能量0.56μJ,峰值功率11.2 kW的锁模脉冲激光,光光转换效率为42.4%,实现了全光纤结构的锁模脉冲放大器。     

A novel optoelectronic oscillator based on all optical signal processing

A novel dual-loop optoelectronic oscillator(OEO),which is constructed based on all optical signal processing,is proposed and analyzed.By inserting an erbium-doped fiber amplifier(EDFA) and a fiber Bragg grating(FBG) on the optical domain,the amplification and filter are implemented in the OEO loop.The performance of the OEO is improved without any electronic filter or electronic amplifier.A theoretical analysis is performed,and the generated microwave signal exhibits good performance with phase noise lower than -120 dBc/Hz at 10 kHz and a high side-mode suppression ratio(SMSR).     

星上光电振荡器的微波信号产生与转发研究

为了降低星上通信系统的质量和体积、增强系统的温度稳定性和抗电磁干扰能力,采用了一个新方法,将光电振荡器用作星上微波本振源,产生微波信号,利用光纤转发,将微波信号的产生、分配、传输与变频处理融为一个系统,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,基于光电振荡器产生了11.5GHz的微波本振信号,通过光纤进行多路转发,其中第1路信号频率与本振源相同,相位噪声为-100.5dBc/Hz@10kHz,第2路信号频率为本振信号的2倍,相位噪声为-86.6dBc/Hz@10kHz。与传统电学方法相比,该方法有显著成效,可提高转发效率,减小系统体积和重量,增强系统抗干扰性和温度稳定性,提高系统的带宽和微波信号质量、降低卫星通信成本。     

Frequency Uncertainty for Optically Referenced Femtosecond Laser Frequency Combs

We present measurements and analysis of the currently known relative frequency uncertainty of femtosecond laser frequency combs (FLFCs) based on Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire lasers. Broadband frequency combs generated directly from the laser oscillator, as well as octave-spanning combs generated with nonlinear optical fiber are compared. The relative frequency uncertainty introduced by an optically referenced FLFC is measured for both its optical and microwave outputs. We find that the relative frequency uncertainty of the optical and microwave outputs of the FLFC can be as low as 8times10^-20 and 1.7times10^-18, with a confidence level of 95%, respectively. Photo-detection of the optical pulse train introduces a small amount of excess noise, which degrades the stability and subsequent relative frequency uncertainty limit of the microwave output to 2.6times10^-17     

Pulse repetition frequency multiplication via intracavity opticalfiltering in AM mode-locked fiber ring lasers

We demonstrate pulse repetition frequency multiplication in AM mode-locked fiber ring lasers using optical filtering realized via an intracavity fiber Fabry-Perot filter (FFP) and show that the generated optical pulses are highly stable in amplitude noise and timing jitter. A 3.477-GHz optical pulse train is generated using a modulation signal of 869.284 MHz, a fourth subharmonic multiple of the 3.48-GHz free spectral range of FFP. The generated optical pulses exhibit a high degree of pulse stability in terms of a large suppression of supermode noise, a low amplitude noise of 0.93 %, and a timing jitter of 1.2 ps