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半导体光电子器件在微波光子技术中的应用研究

发布时间:2019-01-29 01:52
【摘要】:半导体光电子器件作为光子信息系统的基础器件具有广泛的应用,然而其在微波光子技术中的应用尚需挖掘。本论文对半导体光电子器件的种类及其用途作了简要概述,介绍了微波信号产生及处理的发展现状,重点对半导体激光器以及半导体光放大器中的非线性效应进行了分析和总结,并在以下两个方面开展了工作:1、利用SOA内部的交叉增益和交叉相位调制作用设计出基于反馈控制的全光时钟分频器。通过分析所设计的全光时钟分频器的功能结构,并将它与D触发器分频的工作原理相比较,可以得出这种全光时钟分频器的工作原理与D触发器通过输出信号对输入信号进行反馈控制实现分频相类似,并且论文中在时域上对这种分频过程进行了分析和说明。实验过程中将重复频率为20 GHz中心波长为1548.454 nm的光信号注入到全光时钟分频器中输出了重复频率为10GHz的中心波长为1548.694nm的分频信号,同时,在实验过程中我们考察了这种全光时钟分频器的工作频率与连接在其内部的SOA中载流子的时间恢复快慢的关系。2、对光注入半导体激光器内部的锁定过程进行了理论分析,并基于此提出了一种全新的全光时钟提取方案。文中给出了利用OptiSystem仿真软件对全光时钟提取仿真的过程和结果,同时通过实验对仿真过程进行了验证,实验过程中用两个半导体激光器代替仿真过程中的窄带滤波器,成功的提取出重复频率为10GHz的时钟信号。
[Abstract]:Semiconductor optoelectronic devices are widely used as the basic devices of photonic information system, but their applications in microwave photonic technology still need to be excavated. In this paper, the types and applications of semiconductor optoelectronic devices are briefly summarized, and the development of microwave signal generation and processing is introduced. The nonlinear effects in semiconductor lasers and semiconductor optical amplifiers are analyzed and summarized, and the following two aspects of work are carried out: 1. An all-optical clock divider based on feedback control is designed by using cross-gain and cross-phase modulation in SOA. By analyzing the functional structure of the designed all-optical clock divider, and comparing it with the working principle of D flip-flop, It can be concluded that the working principle of the all-optical clock divider is similar to that of D flip-flop through feedback control of the input signal, and the frequency division process is analyzed and explained in the paper in time domain. During the experiment, the optical signal with a repetition rate of 20 GHz and a central wavelength of 1548.454 nm is injected into the all-optical clock divider to output the frequency division signal with the center wavelength of 1548.694nm with the repetition rate of 10GHz. At the same time, In the course of the experiment, we investigate the relationship between the frequency of the all-optical clock divider and the time recovery rate of the carrier connected in the internal SOA. 2, the locking process inside the optical injection semiconductor laser is analyzed theoretically. Based on this, a new all-optical clock extraction scheme is proposed. In this paper, the simulation process and results of all-optical clock extraction by OptiSystem simulation software are presented. The simulation process is verified by experiments. In the experiment, two semiconductor lasers are used to replace the narrowband filter in the simulation process. The clock signal whose repetition rate is 10GHz is successfully extracted.
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN303

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本文编号:2417521

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