基于DFB腔注入锁定效应的可调谐光电振荡器

提出一种基于分布反馈光注入锁定效应的可调谐光电振荡器,其环路主要由马赫曾德尔调制器、光电探测器、环形器、分布反馈激光器和射频放大器顺接而成,分布反馈激光器是系统关键器件,通过分布反馈激光器光注入锁定效应,分布反馈腔在光域实现了微波光子滤波器功能,无需传统光电振荡器必须的射频带通滤波器.同时,由于分布反馈激光器注入锁定提高了环路Q值,因此系统可采用短环路结构,从而降低了光纤因温度敏感对微波信号稳定性的影响并减小了整个系统的尺寸.另外,通过调节注入光波长和功率可改变该微波光子滤波器的中心频率,从而可实现系统的可调谐性.理论分析了该光电振荡器的原理和微波光子滤波器的调谐性,在此基础上开展了实验验证.结果表明该光电振荡器能够产生18.7～21.6 GHz的可调微波信号,在1 kHz频偏处的相位噪声为-90 dBc/Hz.     

基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中,相位调制器串联光波导谐振腔,取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感,调节激光器改变输出光的波长,不仅可以调制光的强度,还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时,产生很强的延时特性,可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5cm、宽21cm、高7cm.实验中,改变0.1pm的光子波长,能够产生步长为12.535.5 MHz的调谐,调谐范围达2 GHz,且系统能够产生10 GHz的微波信号,在中心频率为10 GHz处其相位噪声为-109.7dBc/Hz@10kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.     

基于中频相位锁定技术的宽带调谐光电振荡器稳定性研究

提出了一种基于中频相位锁定技术提升宽带调谐光电振荡器长期稳定性的方法.该方法通过外部可调本振源对光电振荡器射频信号进行下变频操作,产生中频信号,该中频信号与光电振荡器的起振频率无关.将该中频信号锁相在稳定的参考源上,能够提升宽带调谐光电振荡器的长期稳定性,同时分析了锁相环对光电振荡器相位噪声性能的影响.实验结果显示,光电振荡器的频率调谐范围可达5~15GHz,10kHz频偏处的相位噪声为-121.2dBc/Hz,频率稳定性达到6.9×10-11/103 s,表明该方法能够显著提升宽带调谐光电振荡器的稳定性.     

基于受激布里渊散射的可调谐稳定光电振荡器

如何获得频率高、相位噪声低和稳定性高的微波信号一直都是微波光子学领域的研究热点。基于此,提出一种基于受激布里渊散射（SBS）的可调谐光电振荡器（OEO）。实验中光载波和泵浦光来自同一可调谐激光器,利用泵浦光的SBS对光载波的相位调制边带进行放大,通过改变可调谐激光器的输出波长使布里渊频移量发生变化,从而实现输出微波信号的可调谐。实验结果表明,所设计的OEO可以实现频率范围为10.13～10.65 GHz的信号输出,可调谐范围为520 MHz。结构中仅使用了一个相位调制器,无偏压输入器件的引入,这使得所设计的OEO稳定性较高。在20 min内频率漂移小于1 MHz,功率变化小于1.15 dB。     

小型化外腔可调谐THz参量振荡器

基于LiNbO3晶体垂直表面输出技术,设计了一台小型化外腔THz参量振荡器。利用小型化灯1064 nm脉冲激光器泵浦MgO:LiNbO3,通过优化设计三波非共线相位匹配的光学参量振荡腔结构,实现THz垂直晶体表面输出,减少LiNbO3晶体对THz波的吸收,提高了THz波输出光束质量。当在泵浦光能量为128 mJ、重复频率为10 Hz时,获得THz波的调谐范围为0.69~3.01 THz,在1.6 THz处获得THz波最大平均功率为10.8 W,脉冲宽度为10 ns,对应THz波能量转换效率为8.4310-6。     

小型化外腔可调谐THz参量振荡器

基于LiNbO3晶体垂直表面输出技术,设计了一台小型化外腔THz参量振荡器。利用小型化灯1064 nm脉冲激光器泵浦MgO:LiNbO3,通过优化设计三波非共线相位匹配的光学参量振荡腔结构,实现THz垂直晶体表面输出,减少LiNbO3晶体对THz波的吸收,提高了THz波输出光束质量。当在泵浦光能量为128 mJ、重复频率为10 Hz时,获得THz波的调谐范围为0.69~3.01 THz,在1.6 THz处获得THz波最大平均功率为10.8 W,脉冲宽度为10 ns,对应THz波能量转换效率为8.4310-6。     

基于双环混频光电振荡器的可调谐微波频率梳产生

随着无线通信的速率提升和微蜂窝趋势,光载微波技术已经成为重要的发展趋势,而光生多载波系统是光载微波的最重要的技术之一.本文提出了一种基于双环混频光电振荡器（OEO）的可调谐光载微波频率梳产生方案,可同时实现多频段微波信号产生,从而高效低成本地为无线节点提供光生微波载波.方案采用混频双环OEO系统,通过工作在增益开关状态的直调激光器,利用其非线性动态特性产生多频率光载微波频率梳信号,并采用双路微波滤波器分别滤出两个相邻频率的微波信号,并利用二者的差频反馈注入直调激光器构成光电谐振.利用偏振双环结构抑制长谐振腔引起的边模问题,提高了输出信号的噪声特性.经过实验分析,得到了低相噪的多路微波信号,并最终实现了间隔797.4 MHz的稳定的微波频率梳信号,一阶载波相位噪声低于-101.7 dBc/Hz@10 kHz,-115.2 dBc/Hz@50 kHz.因此该方案产生的光载微波频率梳信号具有低噪声的优点,适用于光载微波通信系统.     

基于双光注入锁定1550 nm垂直腔表面发射半导体激光器产生可调谐毫米波

基于自旋反转模型, 对双光注入下1550 nm 垂直腔表面发射半导体激光器(1550 nm-VCSEL)的非线性动力学行为进行了理论分析和数值仿真研究. 结果表明: 当一个中心波长位于1550 nm 的副VCSEL(S-VCSEL)同时受到来自两个主VCSELs (M-VCSELs)的光注入时, 在适当的注入条件下, S-VCSEL可处于双光注入锁定态. 此时, S-VCSEL中的两偏振模式均呈现频率为两注入光频率之差的周期性振荡, 输出的光谱仅包含两个主频率部分, 即光谱具有单边带特征. 因此, 基于双光注入下S-VCSEL的周期性振荡可以获得两个相互正交的光毫米波. 通过调节两个M-VCSELs之间的频率差异可使毫米波频率在较大范围内连续可调, 通过调节系统参量可以控制毫米波功率以及调制深度. 关键词： 垂直腔表面发射激光器 双光注入 毫米波 调制深度     

光电振荡器中锁相环和注入锁定技术的比较和优化

分析比较了基于锁相环技术和基于注入锁定技术的两种光电振荡器的特性,推导了两种光电振荡器的噪声传递函数,并进行了实验验证,得出了这两种技术应用于光电振荡器的相似性和各自的优缺点.由于光纤对温度的高敏感性,采用这两种技术的光电振荡器都存在着易失锁的问题.为解决这一问题,分别分析了两种光电振荡器输出信号与参考信号间的相位关系,基于此关系设计了锁定状态监测和反馈系统,并实验验证了系统的有效性.     

可调谐二极管激光吸收光谱氟化氢检测（英文）

研究分布式反馈激光器的温度电流调谐特性及氟化氢气体在近红外波段的吸收线分布特征.利用归一化洛伦兹函数实现Voigt线型快速近似计算,并分析气体吸光度曲线的Voigt线型拟合以及波长扫描气体浓度反演算法.选择1.28μm附近氟化氢气体单根吸收线作为目标吸收线设计可调谐二极管激光吸收光谱系统,对已知标准浓度氟化氢气体配置的不同浓度气体进行测量.系统的检测限达到1.12ppm-m,且具有较高的测量准确度和长期稳定性,满足氟化氢气体实时在线监测的需要.     

超小型带宽可调谐微环谐振腔（英文）

基于狭缝波导和热光学调制的耦合特性,提出一种尺寸为15μm×20μm的绝缘硅基底的超小型微环谐振器,该器件可通过调节加热器功率调节其带宽.用时域有限差分法模拟其可调谐特性,结果表明,当加热器功率从0mW增加至0.742mW时,1550nm入射光的TE模式在1 900nm波长下的带宽可调范围为2.5nm,TM模式在1 543nm波长处的带宽可调范围为3.1nm.该器件尺寸小、驱动功率低、可调谐带宽范围大,适用于动态集成光信号处理,如重构滤波和布线等.     

基于受激布里渊散射和耦合型双环的 可调谐光电振荡器

提出了一种基于受激布里渊散射和耦合型双环的可调谐光电振荡器.该光电振荡器将受激布里渊散射和耦合型双环结构相结合,利用受激布里渊散射的窄带增益谱选择振荡频率,实现微波信号的频率可调谐.通过耦合型双环结构,有效地抑制了微波信号的边模,降低了微波信号的相位噪声,提高了微波信号的频率和功率稳定性.实验结果表明,该结构的光电振荡器可以产生2GHz到18GHz的微波信号,边模抑制比优于60dB,相位噪声在10kHz频偏处低于-95dBc/Hz,在实验室环境下10GHz微波信号30min内频率漂移小于0.3ppm,功率漂移低于0.2dB.     

低温下半导体激光器注入锁定产生的可调谐压缩光

利用钛宝石激光器注入锁定低温（80K）下的半导体激光器获得了低于散粒噪声极声1.1dB、调谐范围为13GHz的强度压缩光,并且在实验上与光栅反馈所产生的强度压缩光进行了比较。     

基于自相位锁定技术提升光电振荡器的稳定性

提出了一种基于自相位锁定技术提升光电振荡器稳定性的方法.通过监测光电振荡器环路中自身相位的变化来反馈控制光可调延迟线,提升光电振荡器输出频率稳定性.采用噪声模型进行了理论分析,并进行了实验验证.结果表明,带有反馈控制回路的自相位锁定光电振荡器在4 000s内的频率漂移量小于0.9ppm,其稳定性较自由运行的光电振荡器有了大幅度的提升.     

注入锁定半导体锁模激光器的时序抖动特性（英文）

采用简化的孤子微扰模型方程组,研究了注入锁定时被动锁模半导体激光器的时序抖动噪声特性.研究发现,当注入锁定的耦合系数为10-3 ps~(-1)时,在100kHz到10GHz的频率范围内,从锁模激光器的时序抖动噪声可从自由运转情况下的皮秒量级(3.83ps)下降至几十飞秒.还讨论了主从锁模激光器的稳态相位差、注入耦合系数、线宽增强因子等参数对时序抖动噪声特性的影响.计算结果表明,时序抖动对稳态相位差不敏感,而耦合系数的变化对其则有显著影响;此外,线宽增强因子越小,时序抖动噪声越小.     

可调电子束注入器调配调谐结构的设计及分析（英文）

驻波谐振腔是基于直线加速器的束流注入器的基本构造元件,其大功率微波馈入一般选用矩形波导耦合器,但它会引起场不对称和谐振频率的漂移,也难以针对不同流强的束流灵活调节耦合度。建立了带有调配杆的耦合器的等效电路模型,在理论分析的基础上,给出了杆的最佳位置。此外,在耦合器的对称方向插入调谐杆用于补偿结构改变及加工安装等外部因素造成的频率漂移,并使用CST MICROWAVE STUDIO的三维电磁仿真给出了两个杆的尺寸和调整范围。联合调整的仿真结果表明,在谐振频率保持稳定的情况下,不同流强的束流均达到临界耦合状态,从而避免了耦合器失配引起的反射功率风险,并减少了由于较小耦合孔引起的场不对称。     

互注入锁定产生双波长可调谐光脉冲的实验研究

报道了两个增益开关调制的法布里-珀罗半导体激光器互注入锁定实验方案,可产生双波长可调谐光脉冲。该装置对两个结构基本相同的法布里珀罗半导体激光器做增益开关调制,产生多模光脉冲输出;然后利用两个光纤光栅作为滤波元件,通过调节可调谐光延迟线(VODL2),可使得双波长光脉冲在两个法布里-珀罗激光器之间相互注入锁定．从而在输出端得到高边模抑制比的双波长光脉冲输出。然后再通过应力作用在两个光纤光栅上以改变它们的反射波长和适当调整另一个可调谐光延迟线(VODLI)长度．可得到不同的双波长的光脉冲输出,而重复频率保持524．6MHz不变。在13．2nm调谐范围内边模抑制比高于25dB．系统稳定且波长调节方便。