基于光注入半导体激光器的光子下变频研究

论文摘要

随着信息时代的发展,人们对无线通信系统的传输速率和有效带宽提出了更高的要求,这些因素促使高频率的微波、毫米波通信波段被开发使用。但高频率的微波无论在固态介质或者大气中传输都有很大的损耗,将微波光子技术应用于无线通信系统中可以很好的解决通讯带宽和传输损耗等问题,光载无线通信（Radio-Over-Fiber,ROF）技术的出现就是最好的说明,其被广泛的应用于民事和军用领域。而如何对ROF系统中高频微波信号进行有效变频处理是一项关键技术,传统的电学变频方法受限于所使用器件的共同带宽制约,同时在处理过程中会造成信号失真。而使用微波光子变频技术突破了电子学领域的瓶颈,降低了对器件的带宽要求,同时具有较强的抗电磁干扰能力。本文首先对目前技术比较成熟的微波光子变频方法进行了介绍,对电光调制光外差法探测变频方案进行了原理分析,并以此为基础提出一种基于单边带光注入半导体激光器光子下变频方案。利用级联DWDM进行滤波后注入从激光器,注入锁定后可以高保真的将主激光器注入的光放大同时保留原始的相位信息,这样就可以得到高质量的相干本振光源,将本振光和待变频光输入到同一光电探测器中,由于两输入光存在频率差,最终可以得到外差信号输出实现下变频。利用此原理,设计了实验方案。通过实验验证了在不同的光注入条件下会得到不同非线性输出状态,并根据光谱图和频谱图进行对比,说明在不同输出状态的特点。使用三级级联的DWDM进行滤波实验,载波和+1阶边带已经在光谱分别被抑制了50.28dB和28.49 dB。在实验中通过改变输入到光电探测器中光的波长差,得到了100M、500M、1GHz、2GHz的下变频信号输出,杂散抑制比大于30dB,变频增益大于-59dB。对系统进行保偏性能优化,使系统变频增益提升3dB,杂散抑制比为提升2 dB,最后对系统的误差矢量幅度、无杂散动态范围进行了测试。该方案使用注入锁定产生本振光,所以进行拍频的两束光具有良好的相干性,提供了一种高稳定性、大带宽的光学变频方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 微波光子技术的发展背景
•   1.2 微波光子变频技术
•   1.3 微波光子变频技术应用前景
•   1.4 本文结构
• 2 光注入DFB激光器特性研究
•   2.1 光注入DFB激光器原理及理论模型
•   2.2 实验方案及链路
•   2.3 实验结果
•     2.3.1 注入锁定
•     2.3.2 单周期态
•     2.3.3 倍周器态
•     2.3.4 混沌态
•   2.4 本章小结
• 3 微波光子下变频系统结构设计及测试
•   3.1 系统整体结构设计
•   3.2 系统分立功能测试
•     3.2.1 级联DWDM光学滤波
•     3.2.2 单边带注入锁定DFB激光器
•   3.3 本章小结
• 4 单边带注入DFB激光器光子下变频实验
•   4.1 实验方案
•   4.2 实验结果
•   4.3 变频系统优化及性能分析
•     4.3.1 杂散抑制比
•     4.3.2 系统变频增益
•     4.3.3 误差矢量幅度
•     4.3.4 无杂散动态范围
•   4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吕枭

导师: 赵明山

关键词: 微波光子学,光注入分布式反馈激光器,光学下变频

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 大连理工大学

分类号: TN248.4

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.003335

总页数: 58

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