基于国产芯片的高速QKD系统中激光器模块的研制
发布时间：2022-01-27 00:25
量子通信技术在国家安全领域具有重要的应用前景,量子密钥分配（QKD）是量子通信技术中的重要内容,脉冲激光器模块是量子密钥分配系统的重要器件。目前,高速脉冲激光器模块依赖进口芯片,基于安全考虑,本文研制了一种基于国产芯片的高速脉冲激光器模块。根据高速量子密钥分配系统的需求,本文使用分布反馈式激光二极管为核心器件,在激光二极管上始终施加一个低于阈值的直流电流,当叠加上脉冲电流后激光二极管发出脉冲光,在激光二极管工作时,要维持温度和光功率稳定。根据激光二极管的工作方式和参数,用国产元器件设计了直流电流源、窄脉冲驱动电路、温控电路、光功率检测电路、单片机相关电路、电源电路等部分。根据系统功能要求和硬件结构编写了相关的控制软件。软件需要实现与上位机通讯、控制激光二极管温度、采集激光二极管输出功率和调节工作电流等功能,程序主要包括:初始化函数,调整电流源电流的函数,改变脉冲电流的函数,采集温度、光功率、半导体制冷器电流的函数,改变半导体制冷器电流的函数,两路比例-积分-微分运算的函数,上位机串行通讯的函数等。本文搭建了硬件电路,完成了软件的设计和编写,研制了基于国产芯片的高速脉冲激光器模块。与使用...
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
门控脉冲模式示意图
12图2.3光功率与温度、电流之间的关系由图2.3可知，随着温度升高，阈值电流增大；同样的驱动电流下，随着温度的升高输出功率变校分布反馈式激光二极管常用于光纤通信领域，温度的变化还会引起其中光栅周期的变化，从而导致输出光波长的变化。为了保证输出光功率和光波长的稳定，需研制温度控制电路，维持工作温度稳定。2.2.3光谱特性光谱的主要参数包括：输出光波长、谱宽、边模抑制比。当驱动电流较小（I＜Ith）时，激光二极管发出荧光，其光谱很宽；当驱动电流变大（I＞Ith）后，发出激光，发射光谱变窄，谱线中心强度急剧增加，如图2.4所示[88,92]。图2.4光谱特性曲线
12图2.3光功率与温度、电流之间的关系由图2.3可知，随着温度升高，阈值电流增大；同样的驱动电流下，随着温度的升高输出功率变校分布反馈式激光二极管常用于光纤通信领域，温度的变化还会引起其中光栅周期的变化，从而导致输出光波长的变化。为了保证输出光功率和光波长的稳定，需研制温度控制电路，维持工作温度稳定。2.2.3光谱特性光谱的主要参数包括：输出光波长、谱宽、边模抑制比。当驱动电流较小（I＜Ith）时，激光二极管发出荧光，其光谱很宽；当驱动电流变大（I＞Ith）后，发出激光，发射光谱变窄，谱线中心强度急剧增加，如图2.4所示[88,92]。图2.4光谱特性曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种结合增益耦合分布反馈光栅的多模干涉波导半导体激光器的研制[J]. 邱橙,陈泳屹,高峰,秦莉,王立军. 物理学报. 2019(16)
[2]基于粒子群自整定PID算法的激光器温度控制系统[J]. 齐艺超,陈伟,穆春元,祝宁华. 激光技术. 2019(05)
[3]采用模拟PID控制的DFB激光器温度控制系统研制[J]. 穆叶,胡天立,陈晨,宫鹤,李士军. 红外与激光工程. 2019(04)
[4]大功率半导体激光器脉冲式恒流驱动电路设计[J]. 陈海滨,吕文涛,王可宁. 电测与仪表. 2019(02)
[5]量子保密通信标准化现状与发展分析[J]. 赖俊森,吴冰冰,汤瑞,赵文玉,张海懿. 电信科学. 2018(01)
[6]基于衍射光栅耦合输出的一级分布反馈太赫兹量子级联激光器[J]. 朱欢,王芳芳,颜全,俞辰韧,常高垒,陈建新,徐刚毅,何力. 红外与毫米波学报. 2017(06)
[7]1880nm侧向耦合分布反馈激光器的研究[J]. 李欢,谢圣文,张宇,柴小力,黄书山,王金良,牛智川. 应用激光. 2017(05)
[8]“墨子号”:世界首颗量子科学实验卫星[J]. 姜天海. 科学新闻. 2017(01)
[9]近红外高速皮秒激光器的研制[J]. 刘云,吕利影,苗春华,尹凯,刘婧婧,何德勇. 量子电子学报. 2017(01)
[10]吉赫兹级窄线宽、高峰值功率纳秒光纤激光器[J]. 邹峰,王兆坤,王子薇,周翠芸,刘源,杨燕,周军. 中国激光. 2016(07)
博士论文
[1]周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的研究[D]. 高峰.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]基于参量光源的诱骗态量子密钥分配研究[D]. 王东.中国科学技术大学 2017
[3]量子密钥分配中后处理技术及诱骗态技术研究[D]. 张春梅.中国科学技术大学 2016
[4]量子密码的实验研究[D]. 莫小范.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于STM32的脉冲激光器智能控制系统设计[D]. 苏锐.中国科学技术大学 2019
[2]半导体激光器窄脉冲种子源研究[D]. 王晓倩.山东大学 2018
[3]基于n-ZnO/p-AlGaN结构DFB激光器的设计与分析[D]. 王斐.南京邮电大学 2017
[4]窄脉冲半导体激光器驱动电源技术研究[D]. 荆云波.长春工业大学 2017
[5]高速皮秒脉冲光源的研究[D]. 王凯迪.合肥工业大学 2017
[6]基于FPGA的脉冲DFB激光器驱动电路研究与实现[D]. 王志明.武汉理工大学 2016
[7]LD高电流脉冲泵浦无水冷激光器供电系统与温控研究[D]. 龙福伟.长春理工大学 2016
[8]一种功率脉冲半导体激光器驱动模块的设计和实现[D]. 罗彦.电子科技大学 2015
[9]低噪声高稳定性的半导体激光器电流源的研制[D]. 李伟.燕山大学 2013
[10]半导体激光器驱动及温控系统研究[D]. 任雷.电子科技大学 2013
本文编号：3611399
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
门控脉冲模式示意图
12图2.3光功率与温度、电流之间的关系由图2.3可知，随着温度升高，阈值电流增大；同样的驱动电流下，随着温度的升高输出功率变校分布反馈式激光二极管常用于光纤通信领域，温度的变化还会引起其中光栅周期的变化，从而导致输出光波长的变化。为了保证输出光功率和光波长的稳定，需研制温度控制电路，维持工作温度稳定。2.2.3光谱特性光谱的主要参数包括：输出光波长、谱宽、边模抑制比。当驱动电流较小（I＜Ith）时，激光二极管发出荧光，其光谱很宽；当驱动电流变大（I＞Ith）后，发出激光，发射光谱变窄，谱线中心强度急剧增加，如图2.4所示[88,92]。图2.4光谱特性曲线
12图2.3光功率与温度、电流之间的关系由图2.3可知，随着温度升高，阈值电流增大；同样的驱动电流下，随着温度的升高输出功率变校分布反馈式激光二极管常用于光纤通信领域，温度的变化还会引起其中光栅周期的变化，从而导致输出光波长的变化。为了保证输出光功率和光波长的稳定，需研制温度控制电路，维持工作温度稳定。2.2.3光谱特性光谱的主要参数包括：输出光波长、谱宽、边模抑制比。当驱动电流较小（I＜Ith）时，激光二极管发出荧光，其光谱很宽；当驱动电流变大（I＞Ith）后，发出激光，发射光谱变窄，谱线中心强度急剧增加，如图2.4所示[88,92]。图2.4光谱特性曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种结合增益耦合分布反馈光栅的多模干涉波导半导体激光器的研制[J]. 邱橙,陈泳屹,高峰,秦莉,王立军. 物理学报. 2019(16)
[2]基于粒子群自整定PID算法的激光器温度控制系统[J]. 齐艺超,陈伟,穆春元,祝宁华. 激光技术. 2019(05)
[3]采用模拟PID控制的DFB激光器温度控制系统研制[J]. 穆叶,胡天立,陈晨,宫鹤,李士军. 红外与激光工程. 2019(04)
[4]大功率半导体激光器脉冲式恒流驱动电路设计[J]. 陈海滨,吕文涛,王可宁. 电测与仪表. 2019(02)
[5]量子保密通信标准化现状与发展分析[J]. 赖俊森,吴冰冰,汤瑞,赵文玉,张海懿. 电信科学. 2018(01)
[6]基于衍射光栅耦合输出的一级分布反馈太赫兹量子级联激光器[J]. 朱欢,王芳芳,颜全,俞辰韧,常高垒,陈建新,徐刚毅,何力. 红外与毫米波学报. 2017(06)
[7]1880nm侧向耦合分布反馈激光器的研究[J]. 李欢,谢圣文,张宇,柴小力,黄书山,王金良,牛智川. 应用激光. 2017(05)
[8]“墨子号”:世界首颗量子科学实验卫星[J]. 姜天海. 科学新闻. 2017(01)
[9]近红外高速皮秒激光器的研制[J]. 刘云,吕利影,苗春华,尹凯,刘婧婧,何德勇. 量子电子学报. 2017(01)
[10]吉赫兹级窄线宽、高峰值功率纳秒光纤激光器[J]. 邹峰,王兆坤,王子薇,周翠芸,刘源,杨燕,周军. 中国激光. 2016(07)
博士论文
[1]周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的研究[D]. 高峰.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]基于参量光源的诱骗态量子密钥分配研究[D]. 王东.中国科学技术大学 2017
[3]量子密钥分配中后处理技术及诱骗态技术研究[D]. 张春梅.中国科学技术大学 2016
[4]量子密码的实验研究[D]. 莫小范.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于STM32的脉冲激光器智能控制系统设计[D]. 苏锐.中国科学技术大学 2019
[2]半导体激光器窄脉冲种子源研究[D]. 王晓倩.山东大学 2018
[3]基于n-ZnO/p-AlGaN结构DFB激光器的设计与分析[D]. 王斐.南京邮电大学 2017
[4]窄脉冲半导体激光器驱动电源技术研究[D]. 荆云波.长春工业大学 2017
[5]高速皮秒脉冲光源的研究[D]. 王凯迪.合肥工业大学 2017
[6]基于FPGA的脉冲DFB激光器驱动电路研究与实现[D]. 王志明.武汉理工大学 2016
[7]LD高电流脉冲泵浦无水冷激光器供电系统与温控研究[D]. 龙福伟.长春理工大学 2016
[8]一种功率脉冲半导体激光器驱动模块的设计和实现[D]. 罗彦.电子科技大学 2015
[9]低噪声高稳定性的半导体激光器电流源的研制[D]. 李伟.燕山大学 2013
[10]半导体激光器驱动及温控系统研究[D]. 任雷.电子科技大学 2013
本文编号：3611399
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3611399.html
