發(fā)布時(shí)間：2018-01-17 02:23

  本文關(guān)鍵詞：外部光擾動(dòng)下1550nm-VCSELs獲取窄線寬光子微波的研究　出處：《西南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 光載無(wú)線通信技術(shù)(RoF) 垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSELs) 光子微波 雙光反饋

【摘要】：光載無(wú)線(Radio-over-Fiber,RoF)通信技術(shù)由于具有無(wú)線微波通信的便捷性,以及光纖通信的大容量傳輸能力等特性,在下一代寬帶無(wú)線通信技術(shù)中具有誘人的應(yīng)用前景。而作為關(guān)鍵支撐技術(shù)之一的光子微波技術(shù)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了多種光子微波方案,比如基于兩獨(dú)立激光的拍頻獲得微波信號(hào)的光外差法、基于光電調(diào)制器的外部調(diào)制法、基于多段集成的雙模激光器的雙模輸出以及基于光電反饋環(huán)的光電微波振蕩法等。這些方法也都有著各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷。近些年來(lái),利用半導(dǎo)體激光器的周期性振蕩來(lái)獲得光子微波的方案受到了相關(guān)學(xué)者們的關(guān)注。目前,從半導(dǎo)體激光器的周期性振蕩中來(lái)獲得微波信號(hào)主要利用的是邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器(EEL),對(duì)于近些年飛速發(fā)展的垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的研究還比較少。而和EEL相比,VCSEL有一系列優(yōu)勢(shì),如:低閾值電流、易集成、易與光纖耦合、大調(diào)制帶寬、制造成本低廉等,很可能在將來(lái)成為代替EEL成為下一代光通信以及信號(hào)處理的核心器件。本文提出一種基于1550 nm垂直腔表面發(fā)射激光器(1550 nm-VCSEL)獲取高質(zhì)量微波信號(hào)的全光方案。在該方案中,通過(guò)采用波長(zhǎng)位于VCSEL中被抑制模式的中心波長(zhǎng)附近、振動(dòng)方向與VCSEL中主導(dǎo)模式相同的偏振光注入(即平行注入)1550 nm-VCSEL獲取高頻微波,并借助雙光反饋對(duì)該高頻微波的線寬進(jìn)行窄化。首先,基于VCSEL的自旋反轉(zhuǎn)模型(SFM),從理論上分析了采用該方案產(chǎn)生微波信號(hào)的可行性。進(jìn)一步地,構(gòu)建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)該方案產(chǎn)生的微波特性進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:在合適的注入條件下,1550 nm-VCSEL能夠產(chǎn)生30 GHz左右的微波信號(hào),但該信號(hào)的線寬較寬(百兆水平);引入雙光反饋后,微波線寬可被壓窄2個(gè)數(shù)量級(jí)以上,得到了線寬低于1 MHz,信噪比大于40 dB的微波信號(hào)。由于本文提出的方案為全光結(jié)構(gòu),不需要使用昂貴的高頻電子器件,因此對(duì)于發(fā)展低成本、高性能的窄線寬光子微波技術(shù)可提供一定的技術(shù)借鑒。
[Abstract]:Because of the convenience of wireless microwave communication and the large capacity of optical fiber communication, the optical wireless radio over-Fibero RoF communication technology has the characteristics of wireless microwave communication and optical fiber communication. It has an attractive application prospect in the next generation broadband wireless communication technology. As one of the key supporting technologies, photonic microwave technology has become a research hotspot in recent years. Scholars at home and abroad have proposed a variety of photonic microwave schemes, such as optical heterodyne method based on two independent laser beat frequency to obtain microwave signal, and external modulation method based on photoelectric modulator. The dual-mode output based on multi-segment integrated dual-mode laser and the optoelectronic microwave oscillation method based on photoelectric feedback loop have their own advantages and disadvantages. In recent years, these methods have their own advantages and disadvantages. The scheme of obtaining photonic microwave by using the periodic oscillation of semiconductor laser has attracted the attention of related scholars. The edge emitting semiconductor laser (EELL) is used to obtain the microwave signal from the periodic oscillation of the semiconductor laser. The research of VCSELL, which has been developing rapidly in recent years, is relatively few. Compared with EEL, VCSEL has a series of advantages, such as low threshold current, easy integration. Easy to coupling with optical fiber, large modulation bandwidth, low manufacturing cost, etc. It is likely to become the core device of next generation optical communication and signal processing instead of EEL in the future. In this paper, a 1550nm vertical cavity surface emitting laser is proposed. The all-optical scheme for obtaining high-quality microwave signals by 1550nm-VCSEL. in this scheme. The adopted wavelength is located near the central wavelength of the suppressed mode in the VCSEL. The vibrational direction is the same as the dominant mode in VCSEL (I. E. parallel injection of 1550 nm-VCSEL) to obtain high frequency microwave. The linewidth of the high frequency microwave is narrowed by double optical feedback. Firstly, the spin inversion model based on VCSEL is proposed. The feasibility of using this scheme to generate microwave signal is analyzed theoretically. Furthermore, the corresponding experimental system is constructed. The experimental results show that the microwave signal of about 30 GHz can be produced under the suitable injection conditions for 1550 nm-VCSEL. However, the line width of the signal is wide (100 megabytes horizontal); When double optical feedback is introduced, microwave linewidth can be reduced by more than 2 orders of magnitude, and microwave signals with linewidth less than 1 MHz and signal-to-noise ratio (SNR) greater than 40 dB can be obtained. The proposed scheme is an all-optical structure. It is not necessary to use expensive high frequency electronic devices, so it can be used as a reference for the development of low cost and high performance narrow linewidth photonic microwave technology.
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248

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