基于高斯相位调制的半导体激光器线宽展宽方法
发布时间：2020-12-22 08:27
基于激光器驱动的干涉型光纤陀螺是近年来国内外光纤陀螺研究的新热点,但半导体激光器作为一种窄线宽的高相干光源,将其用于干涉型光纤陀螺又会重新引入瑞利散射、Kerr效应和偏振交叉耦合等非理想特性进而影响陀螺的精度,因此有必要将半导体激光器的线宽加宽后再使用。为实现半导体激光器的线宽展宽,建立了基于高斯相位调制的光谱展宽卷积模型,利用OptiSystem仿真分析验证线宽展宽效果;通过搭建光路进行实验验证,实验结果证明,通过所提出的展宽方法可以将线宽10 MHz的激光器的光谱展宽成线宽11 GHz的光谱。为干涉型光纤陀螺中半导体激光器的应用提供了基础保证,具有一定的工程应用价值。
【文章来源】：中国惯性技术学报. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
基于高斯相位调制的激光器线宽展宽方案
第3期付中泽等：基于高斯相位调制的半导体激光器线宽展宽方法-399-Laser）作为驱动光源连接相位调制器（PhaseModulator）的光输入端口。CWLaser能够产生连续的光信号。其内部参数设定如下，中心波长为1550nm，功率10mW，线宽10MHz，其波形如图3所示。噪声源（NoiseSource）和电学放大器（ElectricalAmplifier）构成调制电信号连接PhaseModulator的电输入端口。ElectricalAmplifier提供可调的增益/衰减满足电信号的驱动能力。光谱分析仪（OpticalSpectrumAnalyzer）和示波器（OscilloscopeVisualizer）分别用于光谱和电信号的可视化分析。在OptiSystem中，NoiseSource提供的是热噪声，因其理论模型服从高斯分布，所以可以等效成高斯白噪声。将该模块的采样率（Samplerate）设置为12GHz，产生的波形如图4所示。图2基于OptiSystem的半导体激光器线宽加宽系统Fig.2SemiconductorlaserlinewidthwideningsystembasedonOptiSystem图3CWLaser输出的光谱图Fig.3TheoutputspectrumofCWLaser调节放大器的增益，选取典型的增益为40dB和45dB时的光谱分别如图5、图6所示。如前所述，图5中展宽后光谱存在着光载波，随着增益的变化，载波可以得到有效的抑制（图6）。此时的光谱被展宽成理想的高斯型光谱，并且不存在边带和二阶次相干峰等非理想因素。因此，高斯相位调制线宽展宽对于半导激光器在光纤陀螺中的应用是一种理想的解决方案。图4高斯噪声信号Fig.4Gaussiannoisesignal图5增益40dB时的光谱图Fig.5Spectraldiagramat40dBgain图6增益45dB时的光谱图Fig.6Spectraldiagramat45dBgain
第3期付中泽等：基于高斯相位调制的半导体激光器线宽展宽方法-399-Laser）作为驱动光源连接相位调制器（PhaseModulator）的光输入端口。CWLaser能够产生连续的光信号。其内部参数设定如下，中心波长为1550nm，功率10mW，线宽10MHz，其波形如图3所示。噪声源（NoiseSource）和电学放大器（ElectricalAmplifier）构成调制电信号连接PhaseModulator的电输入端口。ElectricalAmplifier提供可调的增益/衰减满足电信号的驱动能力。光谱分析仪（OpticalSpectrumAnalyzer）和示波器（OscilloscopeVisualizer）分别用于光谱和电信号的可视化分析。在OptiSystem中，NoiseSource提供的是热噪声，因其理论模型服从高斯分布，所以可以等效成高斯白噪声。将该模块的采样率（Samplerate）设置为12GHz，产生的波形如图4所示。图2基于OptiSystem的半导体激光器线宽加宽系统Fig.2SemiconductorlaserlinewidthwideningsystembasedonOptiSystem图3CWLaser输出的光谱图Fig.3TheoutputspectrumofCWLaser调节放大器的增益，选取典型的增益为40dB和45dB时的光谱分别如图5、图6所示。如前所述，图5中展宽后光谱存在着光载波，随着增益的变化，载波可以得到有效的抑制（图6）。此时的光谱被展宽成理想的高斯型光谱，并且不存在边带和二阶次相干峰等非理想因素。因此，高斯相位调制线宽展宽对于半导激光器在光纤陀螺中的应用是一种理想的解决方案。图4高斯噪声信号Fig.4Gaussiannoisesignal图5增益40dB时的光谱图Fig.5Spectraldiagramat40dBgain图6增益45dB时的光谱图Fig.6Spectraldiagramat45dBgain
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光器线宽对谐振式光纤陀螺标度因数的影响[J]. 司琪,冯喆,于昌龙,孙桂林,于怀勇,雷明. 中国惯性技术学报. 2020(01)
[2]激光器驱动干涉型光纤陀螺光源相位调制技术研究[J]. 张桂才,于浩,马骏,张书颖,马林,罗晓蓉. 导航定位与授时. 2017(06)
本文编号：2931456
【文章来源】：中国惯性技术学报. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
基于高斯相位调制的激光器线宽展宽方案
第3期付中泽等：基于高斯相位调制的半导体激光器线宽展宽方法-399-Laser）作为驱动光源连接相位调制器（PhaseModulator）的光输入端口。CWLaser能够产生连续的光信号。其内部参数设定如下，中心波长为1550nm，功率10mW，线宽10MHz，其波形如图3所示。噪声源（NoiseSource）和电学放大器（ElectricalAmplifier）构成调制电信号连接PhaseModulator的电输入端口。ElectricalAmplifier提供可调的增益/衰减满足电信号的驱动能力。光谱分析仪（OpticalSpectrumAnalyzer）和示波器（OscilloscopeVisualizer）分别用于光谱和电信号的可视化分析。在OptiSystem中，NoiseSource提供的是热噪声，因其理论模型服从高斯分布，所以可以等效成高斯白噪声。将该模块的采样率（Samplerate）设置为12GHz，产生的波形如图4所示。图2基于OptiSystem的半导体激光器线宽加宽系统Fig.2SemiconductorlaserlinewidthwideningsystembasedonOptiSystem图3CWLaser输出的光谱图Fig.3TheoutputspectrumofCWLaser调节放大器的增益，选取典型的增益为40dB和45dB时的光谱分别如图5、图6所示。如前所述，图5中展宽后光谱存在着光载波，随着增益的变化，载波可以得到有效的抑制（图6）。此时的光谱被展宽成理想的高斯型光谱，并且不存在边带和二阶次相干峰等非理想因素。因此，高斯相位调制线宽展宽对于半导激光器在光纤陀螺中的应用是一种理想的解决方案。图4高斯噪声信号Fig.4Gaussiannoisesignal图5增益40dB时的光谱图Fig.5Spectraldiagramat40dBgain图6增益45dB时的光谱图Fig.6Spectraldiagramat45dBgain
第3期付中泽等：基于高斯相位调制的半导体激光器线宽展宽方法-399-Laser）作为驱动光源连接相位调制器（PhaseModulator）的光输入端口。CWLaser能够产生连续的光信号。其内部参数设定如下，中心波长为1550nm，功率10mW，线宽10MHz，其波形如图3所示。噪声源（NoiseSource）和电学放大器（ElectricalAmplifier）构成调制电信号连接PhaseModulator的电输入端口。ElectricalAmplifier提供可调的增益/衰减满足电信号的驱动能力。光谱分析仪（OpticalSpectrumAnalyzer）和示波器（OscilloscopeVisualizer）分别用于光谱和电信号的可视化分析。在OptiSystem中，NoiseSource提供的是热噪声，因其理论模型服从高斯分布，所以可以等效成高斯白噪声。将该模块的采样率（Samplerate）设置为12GHz，产生的波形如图4所示。图2基于OptiSystem的半导体激光器线宽加宽系统Fig.2SemiconductorlaserlinewidthwideningsystembasedonOptiSystem图3CWLaser输出的光谱图Fig.3TheoutputspectrumofCWLaser调节放大器的增益，选取典型的增益为40dB和45dB时的光谱分别如图5、图6所示。如前所述，图5中展宽后光谱存在着光载波，随着增益的变化，载波可以得到有效的抑制（图6）。此时的光谱被展宽成理想的高斯型光谱，并且不存在边带和二阶次相干峰等非理想因素。因此，高斯相位调制线宽展宽对于半导激光器在光纤陀螺中的应用是一种理想的解决方案。图4高斯噪声信号Fig.4Gaussiannoisesignal图5增益40dB时的光谱图Fig.5Spectraldiagramat40dBgain图6增益45dB时的光谱图Fig.6Spectraldiagramat45dBgain
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光器线宽对谐振式光纤陀螺标度因数的影响[J]. 司琪,冯喆,于昌龙,孙桂林,于怀勇,雷明. 中国惯性技术学报. 2020(01)
[2]激光器驱动干涉型光纤陀螺光源相位调制技术研究[J]. 张桂才,于浩,马骏,张书颖,马林,罗晓蓉. 导航定位与授时. 2017(06)
本文编号：2931456
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