【摘要】：寬帶激光鎖相技術(shù)將主要應(yīng)用于零差激光相干探測,由于目標反射的激光較弱,同時受空間光(如日光、空間散射光、人工光源)的干擾,難以直接遠距離探測和跟蹤。通過寬帶激光鎖相技術(shù),可以實現(xiàn)回波脈沖激光與本振激光的頻率一致和相位鎖定,從而實現(xiàn)對微弱脈沖激光回波信號的零差相干探測。同時近年來國內(nèi)外對激光鎖相技術(shù)的關(guān)注和研究,推動了光鎖相技術(shù)在相干光通信、微波光子學、相干太赫茲光子學等領(lǐng)域的應(yīng)用。本課題研究寬帶低延時光鎖相環(huán)路,考慮環(huán)路的帶寬和延時,在環(huán)路設(shè)計研制中,通過微型化環(huán)路元器件和縮短環(huán)路路徑,提高鎖相環(huán)路寬帶和降低延時。本文首先介紹了激光鎖相環(huán)路的應(yīng)用背景,分析了國內(nèi)外激光鎖相環(huán)的研究進展和發(fā)展方向。目前激光鎖相技術(shù)通常應(yīng)用于連續(xù)激光,以實現(xiàn)脈沖激光鎖相為目標,提出了寬帶激光鎖相環(huán)方案。選用平衡鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu),簡單分析了平衡鎖相環(huán)的基本原理,同時對激光鎖相環(huán)路主要元器件包括90°光混頻器、環(huán)路濾波器、寬帶可調(diào)諧激光器進行了分析,采用線性相位模型建立和分析了脈沖激光鎖相環(huán)路模型。理論分析和仿真了環(huán)路捕捉帶和捕捉時間,通過減小環(huán)路延遲,增大調(diào)頻帶寬,環(huán)路捕捉帶可達到120 MHz。同時,通過合理選取環(huán)路增益,可以在脈沖上升沿完成鎖相。且初始頻差越小,捕獲時間越短,脈沖波形恢復效果越好。采用Simulink搭建激光鎖相環(huán)路模型,仿真了環(huán)路捕捉時間,對鎖相環(huán)路的熱噪聲、散粒噪聲、相對強度噪聲以及鎖相精度和鎖相激光功率進行了理論分析。進一步完成了激光鎖相環(huán)路的設(shè)計方案,設(shè)計了激光鎖相環(huán)路的整體結(jié)構(gòu),并設(shè)計了激光鎖相環(huán)路的整體光學機械底座結(jié)構(gòu),同時完成了激光鎖相環(huán)路中90°光混頻器、平衡光電探測器和環(huán)路濾波器的設(shè)計方案,并進行了性能仿真分析。搭建了激光鎖相環(huán)路實驗平臺,并分別運用所設(shè)計的有源環(huán)路濾波器和無源環(huán)路濾波器,實現(xiàn)了激光相位鎖定,同時測量環(huán)路延時僅為1.2 ns,環(huán)路帶寬達到40 MHz。
【圖文】：

圖 1-3 美國加州大學研制的集成光鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)圖與集成環(huán)路[21]由于本振激光器采用了寬帶可調(diào)諧 SG-DBR 激光器，，環(huán)路帶寬達到 1.1GHz；并得益于集成化環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路集成于 10mm×10mm 的載板上，環(huán)路延時僅為200ps。SG-DBR 激光器的線寬大于 10MHz，輸入信號（參考）激光的線寬為 100kHz時，鎖相精度為 10 （主要受限于 SG-DBR 激光器的線寬）。采用該鎖相環(huán)實現(xiàn)了25~40Gbps 的零差相干光傳輸。當采用外差方式鎖相，偏頻達到 40GHz 時，仍可以實現(xiàn)相位鎖定。在此基礎(chǔ)上開展了激光頻率合成、毫米波/THz 產(chǎn)生等研究。

PIC、EIC 和 LF 形成閉合環(huán)路，實現(xiàn)對輸入信號圖 1-3 美國加州大學研制的集成光鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)圖與集成環(huán)路振激光器采用了寬帶可調(diào)諧 SG-DBR 激光器，環(huán)路帶寬達成化環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路集成于 10mm×10mm 的載板上，環(huán)BR 激光器的線寬大于 10MHz，輸入信號（參考）激光的線度為 10 （主要受限于 SG-DBR 激光器的線寬）。采用該鎖的零差相干光傳輸。當采用外差方式鎖相，偏頻達到 40G鎖定。在此基礎(chǔ)上開展了激光頻率合成、毫米波/THz 產(chǎn)
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張震;孫建鋒;盧斌;李佳蔚;朱韌;侯霞;;星間相干激光通信中科斯塔斯鎖相系統(tǒng)設(shè)計[J];中國激光;2015年08期

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本文編號：2687654