基于单片集成双频DFB激光器的微波信号产生及其应用研究
发布时间：2022-01-17 07:24
自激光技术诞生以来,人们就在不断研究不同增益介质的各种激光器,其中半导体激光器是重要研究领域之一。半导体激光器由于其体积小、可靠性高、可直接调制、使用寿命长等优点,被广泛应用于各个领域。在微波光子学领域,利用半导体激光器产生微波信号具有高速、低功耗、低成本、高可靠性的优点,使之成为热点研究方向。在激光测速领域,使用半导体激光器发射双频激光可有效的减小噪声的影响,提高测量精度。本论文利用基于重构等效啁啾技术的单片集成双频DFB激光器,实现了微波信号产生系统和激光测速系统,并对它们的性能进行了研究。本文主要内容和结果如下:（1）提出了一种基于单片集成双频DFB激光器的微波产生系统并对其原始拍频信号特性、锁定后的信号特性、上变频特性、相位噪声特性进行了研究分析。微波产生系统产生的原始拍频信号可以通过改变主、从激光器电流的方式实现微波信号频率的调谐,其调谐范围可以达到13GHz-40GHz。利用边模光注入锁定技术,可以提高产生的微波信号的质量,其线宽减小到102Hz,相比原始拍频信号线宽减小了5个数量级,线宽锁定范围可以达到1.8GHz。详细研究了二倍上变频的激光器光谱和产生的微波信号情况,并...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３基于ＭＺＭ的外调制四倍频原理图丨２２丨??如上所述，基于强度调制器对激光进行外调制产生微波信号装置简单，产生??的信号质量高，但是由于调制器需要工作在最小偏置点或最大偏置点，会造成偏??
为了产生更高频率的微波信号，人们提出利用光外差（Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ）??法，使两个波长的激光在ＰＤ中拍频，拍频产生的微波信号的频率即为两束激光??的频率之差［２４］，其原理如图１．５所示。?????Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?Ｐａｔｈ???ｃｊｊ??Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｐａｔｈ??ＬＤ????）?ＰＤ?…＂）??－＾１?＾２?Ｊ???ｖ—ｙＭＷ??Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ?Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ??ｌ〇２?ｗ??Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ〉??，?ｉ?ｔ??〇?－?Ｗ２??图丨．５光外差法产生微波信号原理图??假设两束激光的电场强度可以表示为：??４（ｆ）?＝?￡＊０１?ｃｏｓＯ＾ｔ?＋?（１．５）??５??
１．２．４光电振荡器法??除了上述方法，使用各种光电器件组成光电振荡器（ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ，??ＯＥＯ）来产生微波信号也是一种重要的光生微波技术，其原理如图１．６所示。激??光器发射的激光首先进入调制器进行调制，之后，调制后的信号进入到单模光纤??中传输，并输入到ＰＤ中进行拍频，拍频产生的电信号会进入电放大器进行放大，??放大后的信号进入滤波器选频，接着信号被分为两路，一路输出，另一路反馈回??调制器从而形成回路。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]光谱稳定的低功耗980nm单模泵浦源半导体激光器[J]. 李辉,都继瑶,曲轶,张晶,李再金,刘国军. 发光学报. 2016(01)
[2]激光加工用5kW光纤耦合半导体激光器[J]. 刘友强,曹银花,李景,邱运涛,秦文斌,王智勇,王大勇,杨光辉. 光学精密工程. 2015(05)
博士论文
[1]基于无源信标的移动机器人室内定位技术研究[D]. 李月华.浙江大学 2018
[2]中高层大气测温测风激光雷达研制及重力波观测[D]. 韩於利.中国科学技术大学 2016
[3]基于微波光子学的可调微波信号源[D]. 乔云飞.浙江大学 2013
硕士论文
[1]基于线性调频的激光雷达测距系统设计[D]. 尹进进.西安电子科技大学 2018
[2]基于强度调制器的光生微波关键技术研究[D]. 段开杰.电子科技大学 2018
[3]多普勒激光雷达距离速度测量方法研究[D]. 张杰妮.武汉科技大学 2016
[4]微波光子学中微波与超宽带信号光学产生技术研究[D]. 张恒.西安电子科技大学 2012
[5]一种新的双频激光多普勒测速方法研究[D]. 张艳艳.清华大学 2010
本文编号：3594305
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３基于ＭＺＭ的外调制四倍频原理图丨２２丨??如上所述，基于强度调制器对激光进行外调制产生微波信号装置简单，产生??的信号质量高，但是由于调制器需要工作在最小偏置点或最大偏置点，会造成偏??
为了产生更高频率的微波信号，人们提出利用光外差（Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ）??法，使两个波长的激光在ＰＤ中拍频，拍频产生的微波信号的频率即为两束激光??的频率之差［２４］，其原理如图１．５所示。?????Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?Ｐａｔｈ???ｃｊｊ??Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｐａｔｈ??ＬＤ????）?ＰＤ?…＂）??－＾１?＾２?Ｊ???ｖ—ｙＭＷ??Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ?Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ??ｌ〇２?ｗ??Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ〉??，?ｉ?ｔ??〇?－?Ｗ２??图丨．５光外差法产生微波信号原理图??假设两束激光的电场强度可以表示为：??４（ｆ）?＝?￡＊０１?ｃｏｓＯ＾ｔ?＋?（１．５）??５??
１．２．４光电振荡器法??除了上述方法，使用各种光电器件组成光电振荡器（ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ，??ＯＥＯ）来产生微波信号也是一种重要的光生微波技术，其原理如图１．６所示。激??光器发射的激光首先进入调制器进行调制，之后，调制后的信号进入到单模光纤??中传输，并输入到ＰＤ中进行拍频，拍频产生的电信号会进入电放大器进行放大，??放大后的信号进入滤波器选频，接着信号被分为两路，一路输出，另一路反馈回??调制器从而形成回路。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]光谱稳定的低功耗980nm单模泵浦源半导体激光器[J]. 李辉,都继瑶,曲轶,张晶,李再金,刘国军. 发光学报. 2016(01)
[2]激光加工用5kW光纤耦合半导体激光器[J]. 刘友强,曹银花,李景,邱运涛,秦文斌,王智勇,王大勇,杨光辉. 光学精密工程. 2015(05)
博士论文
[1]基于无源信标的移动机器人室内定位技术研究[D]. 李月华.浙江大学 2018
[2]中高层大气测温测风激光雷达研制及重力波观测[D]. 韩於利.中国科学技术大学 2016
[3]基于微波光子学的可调微波信号源[D]. 乔云飞.浙江大学 2013
硕士论文
[1]基于线性调频的激光雷达测距系统设计[D]. 尹进进.西安电子科技大学 2018
[2]基于强度调制器的光生微波关键技术研究[D]. 段开杰.电子科技大学 2018
[3]多普勒激光雷达距离速度测量方法研究[D]. 张杰妮.武汉科技大学 2016
[4]微波光子学中微波与超宽带信号光学产生技术研究[D]. 张恒.西安电子科技大学 2012
[5]一种新的双频激光多普勒测速方法研究[D]. 张艳艳.清华大学 2010
本文编号：3594305
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