基于椭圆偏振光注入VCSELs产生光子微波

发布时间：2017-09-24 21:28

  本文关键词：基于椭圆偏振光注入VCSELs产生光子微波

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【摘要】：光载无线(RoF)通信技术是将大容量的光纤通信和无线通信有机结合起来的一种新兴通信技术,也就是使用光纤链路来完成对无线电信号进行传输的新通信技术。该技术将无线信号通过光纤链路的传输从中心站分配到各个基站,然后将基站信号收集传输回到中心站进行相应处理,具有较高的保密性、较强的抗干扰能力以及低成本易安装等优点。高质量光子微波的产生作为RoF中的关键技术,逐渐成为了研究热点。包括光外差法、外部调制技术及直接调制结合滤波技术、双模半导体激光器以及光注入边发射半导体激光器呈现的单周期(P1)振荡等多种方案被相继提出,其中基于光注入边发射半导体激光器P1振荡的光生微波技术因其所产生的光子微波具有高频、单边带(SSB)光谱结构、频率连续可调而受到了相关学者的额外关注。考虑到垂直腔表面发射激光器(VCSELs)相对于边发射半导体激光器而言所具有的诸多优势,本文提出了基于VCSELs在椭圆偏振光注入呈现的P1振荡以获取高质量光子微波的方案。利用自旋反转模型(SFM),首先研究了椭圆偏振光注入下VCSELs的动力学特性,着重分析了VCSELs呈现P1振荡时所产生的光子微波的性能。研究结果表明:在合适的参数条件下,一个自由运行的主激光器(M-VCSEL)可以输出椭圆偏振光,此时X偏振分量和Y偏振分量具有相同的激射频率;将M-VCSEL中输出的椭圆偏振光以平行注入的方式注入到副激光器(S-VCSEL)中,通过选择恰当的注入强度以及主副激光器之间频率失谐可以使得S-VCSEL中的X,Y偏振分量都呈现P1振荡,从而可以得到两路光子微波信号;光子微波的功率和频率都随着注入强度逐渐增加而呈现增加的趋势。最后,根据输出光谱中第一边带和第二边带的幅度差、微波功率、以及微波频率在由频率失谐和注入强度构成的参数空间的分布图,可以确定获取高品质微波信号的优化注入参数范围。在优化条件下所产生的光子微波信号不仅具有大的微波功率,同时其光谱具有SSB特征,将其作为RoF系统副载波信号可避免光纤色散所引起的微波功率惩罚。
【关键词】：椭圆偏振光注入 垂直腔表面发射激光器(VCSELs) 单周期(P1)振荡 光子微波
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 垂直腔表面发射激光器(VCSELS)的简介9-15
• 1.2.1 VCSELs的发展历程9-10
• 1.2.2 VCSELs的基本结构和特点10-14
• 1.2.3 VCSELs的相关应用14-15
• 1.3 光载无线通信(Radio-over-Fiber, RoF)系统15-18
• 1.3.1 RoF系统的结构15-16
• 1.3.2 RoF系统的特点16-18
• 1.3.3 RoF系统的应用18
• 1.4 RoF中的微波技术18-21
• 1.4.1 直接调制法18-19
• 1.4.2 外部光调制法19-20
• 1.4.3 光外差法20-21
• 1.5 本文研究的内容和意义21-22
• 第2章 垂直腔表面发射激光器(VCSELS)的基本理论22-31
• 2.1 VCSELS的基本理论模型22-26
• 2.1.1 Lang-Kobayashi(L-K)速率方程22-23
• 2.1.2 自旋反转模型(Spin-Flip Model，SFM)23-26
• 2.2 扩展的VCSELS的理论模型26-30
• 2.2.1 引入噪声项26
• 2.2.2 光注入的引入26-27
• 2.2.3 光注入下VCSELs的速率方程27-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 基于椭圆偏振光注入VCSELs的正交偏振模式单周期振荡产生两路光子微波31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 理论模型31-33
• 3.3 结果与讨论33-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 结束语37-38
• 参考文献38-46
• 致谢46-47
• 攻读硕士期间发表的论文47

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本文编号：913561