用于光频标半导体激光器温度控制电路的设计

半导体激光频标的核心是半导体激光器,其输出激光的线宽与稳定性是影响频标性能指标的重要因素之一。半导体激光器对工作温度很敏感,需要有恒定温度保证半导体激光器工作稳定。本文在借鉴常用的一些温控电路的基础上,给出了一种实用的控制精度较高的温控电路设计,实现了对激光器工作温度的控制。并对整个电路做出了实验仿真和测试,系统控温精度达到0.01℃。     

基于甲烷分子吸收线的声光偏频无调制激光频率锁定

利用声光调制器(AOM)的偏频特性,以甲烷(CH4)分子吸收线R9支一条强吸收线(λ=1.637 8μm)作为参考频率,实现了对外腔式半导体激光器的无调制频率锁定.实验中在100 s内典型的频率起伏小于5.6 MHz,较激光器自由运转时的频率起伏34 MHz有了显著的改善.该方法实现了对半导体激光器的无调制锁频,并且适用于分子光谱领域,满足光纤通信中对激光器输出波长的要求,在波分复用领域中将有很好的应用前景.     

基于C8051F020单片机的半导体激光器稳频系统

为推进半导体激光器稳频技术向数字化、 智能化发展, 提出一种基于C8051F020单片机的数字辅助稳频方法。该方法通过对饱和吸收信号进行检测, 得到半导体激光器频率变化的误差量, 再利用对误差信号的计算处理反馈给电流控制及温度控制, 从而对半导体激光器进行稳频, 并据此思路设计了稳频系统的硬件电路及软件辅助锁频程序。经实验验证, 该系统实现了开机自动稳频, 在失锁后能重新锁定, 得到秒稳8.39×10^-11, 千秒稳7.99×10^-12的稳定度指标。     

相干光正交频分复用系统的数值仿真研究

未来的光纤传输技术将向高速、安全以及灵活智能化方向演进,以正交频分复用为代表的多载波技术将是超100 G系统的重要候选方案.针对光正交频分复用系统中严重的非线性物理损伤问题,文章搭建了相干光正交频分复用系统的数值仿真平台,考察了色散、激光器相位噪声及非线性损伤对系统传输性能的影响.数值结果表明:色散和激光器相位噪声对系统传输性能具有重要影响.色散引起的性能劣化可以通过电域数字信号处理进行有效补偿,基于非线性相移的非线性预补偿效果与入纤功率有关系,较大的入纤功率导致非线性损伤补偿效果略有下降.     

光波的两种频移

本文分析光波在引力场中的频移，讨论光波多普勒效应频移的普遍公式，运用光波频移探讨宇宙的模型。     

基于LabVIEW的频分复用系统仿真

介绍了频分复用的原理,提出一种用LabVIEW实现的适用于实验教学的频分复用系统方案。该系统以三路调制信号模拟信道的频分复用为例,说明频分复用的基本原理及其在LabVIEW中实现的仿真过程。基于LabVIEW的频分复用系统实现简单,有助于学生更好地掌握频分复用技术。     

激光技术简介:第二部分 激光器

本讲座第一部分介绍了激光原理,从中知道,采用适当的方法和装置,使受激辐射以一定方式持续下去,就能形成激光。通常把工作物质(激活物质)、激发能源和谐振腔三者统称为激光器。1958年有人发表了利用受激辐射来放大光波的理论,1960年出现的第一台激光器是红宝石激光器,接着出现了氦氖激光器,1962年又制成了半导体激光器,以后激光器的种类逐渐增多。 我们知道,作为激活物质,必须满足两项基本要求:(1)材料的原子有合乎要求的能级,它们的能级间距离可以提供所需要的激光频率;(2)材料的原子必须有可能在它们的能级之间形成“粒子数反转”。目前,已经发现符合这些要求的材料有几百种,因而已制成的激光器达几百种之多。 根据所用材料的组态不同,可以把激光器分为四类,即气体激光器(又分为分子、原子、离子的气体激光器)、固体激光器、液体激光器(包括螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器)、半导体激光器等。 一、气体激光器     

多纵模半导体激光器的混沌同步研究

建立了多纵模外腔半导体激光器与单纵模半导体激光器的单向耦合系统理论模型,研究了不同纵模间的混沌同步及系统参数的影响.研究结果表明当内部参数完全匹配时该系统的同步性能较好,而且在内部参数不完全匹配的情况下也能保持较好的鲁棒性,说明在基于混沌的保密光通信中利用多纵模同步进行混沌复用通信是完全有可能的.     

一种双维度上的导频复用方法及其性能分析

针对蜂窝系统中导频稀缺和边缘用户性能不足的问题,提出了合理提升导频利用率的方法,该方法通过在不同的环区内设计各自的导频复用程度来实现.有别于传统的扇区划分,以基站与用户终端的距离为指标划分出若干环区,使小区中心用户与边缘用户有明晰的区隔.一方面利用高复用因子提高小区中心区域的导频利用率,另一方面利用低复用因子保证边缘用户的通信质量.环区划分所对应的导频微观复用是以小区为单位的宏观复用的补充,两种复用模式结合成双维度导频复用,使导频复用程度的调节更精细,易于实现用户容量与用户体验的平衡.仿真结果验证了上述优势,并显示出在导频资源受限的条件下,双维度导频复用在增大用户承载量的同时能降低来自邻近小区的导频污染.     

高功率半导体激光器阵列及其应用

介绍了高功率半导体激光器阵列的国内外研究情况,概述了高功率半导体激光器研究中所面临的关键性技术问题———半导体激光器阵列条、高功率半导体激光器阵列的散热技术及其光耦合技术,指出降低半导体激光器的生产成本是提高我国国际竞争力的重要手段。     

提高半导体激光器可靠性的研究

半导体激光器广泛应用于高新技术领域,其可靠性是应用系统可靠性的关键。通过研究半导体激光器的可靠性及其规律．采用电导测试技术评价半导体激光器质量和可靠性,并在器件制造、器件筛选和器件使用三个环节提出新的提高半导体激光器可靠性的措施。     

基于模糊PID控制的外腔半导体激光稳频系统研究

研究了一套基于模糊比例、积分、微分(PID)控制算法的外腔半导体激光器稳频系统,能够根据外界环境的变化,自动调节参数.通过Matlab软件进行建模和仿真,证明了该方法的有效性.     

半导体激光器的微柱透镜准直方法研究

半导体激光器由于具有体积小、功率大、效率高等特点受到了越来越多的重视。而半导体激光器较差光束质量在很多情况下都影响着它的应用,探索改善半导体激光器光束质量的方法一直是研究的重点和热点。本文围绕半导体激光器的快轴光束准直开展研究,采用Zemax软件建立半导体激光器的微柱透镜准直模型,系统探讨了准直系统中柱透镜存在位置偏...     

宽温环境下半导体激光器加固研究

介绍了在宽温环境下光盘机中半导体激光器的加固技术，推导了半导体激光器热平衡方程，热加固结构主要由半导体制冷器和ＡＤ５９０传感器组成。设计了温度传感电路、单片机电路和驱动电路，组成了半导体激光器单片机温控系统。对加固的半导体激光器在－２０～＋５５℃环境下输出功率的变化进行了分析。     

采用F-P光学腔的外腔半导体激光器锁相稳频方法

针对外腔半导体激光器出射光频不稳定的问题,提出了一种将Fabry-Perot(F-P)光学腔与锁相放大器相结合的稳频方法,将激光器出射光频稳定在F-P光学腔的平均腔长相对应的谐振频率上。信号发生器驱动F-P光学腔的腔长按照正弦规律变化,光电探测器将透过F-P光学腔的光信号转化为电信号,锁相放大器将这一电信号与信号发生器的驱动信号进行混频经低通滤波后得到光学腔谐振信号相位误差。利用这一相位误差信号,通过PID控制器对激光器内腔电流和外腔PZT驱动电压两种不同的反馈方式进行反馈控制,实现稳定的输出光频。理论推导出光学腔谐振信号相位误差与激光器波长变化关系,选用F-P光学腔透射峰值时间间隔τ的标准偏差作为评价频率稳定度指标。通过实验验证,选用外腔PZT驱动电压的反馈方式,能将外腔半导体激光器的光频稳定性提高约80%,该方法具有简单高效的特点,并且可以实现较长时间的频率稳定,也能够适用于不同波长的激光器稳频。     

声场中光波传播特性的研究

利用量子理论对声场中光波的传播特性进行了研究 ,分析了声波与光波在相互作用中能量与动量的传递过程 ,给出了光波在声场中受声波调制后的频移量 ,提出了一种利用声光偏转效应对光波强度及传播方向实现主动控制的方法     

浅谈光网络技术

文章详细介绍了光波复用(WDM)技术的基本结构与工作原理,关键技术以及在网络中的应用。     

饱和吸收法和zeeman效应在激光器稳频中的应用

半导体激光器常应用于冷原子实验,对其频率的稳定性有较高要求.饱和吸收法是一种常规的稳频方法,此外,由于zeeman效应,中性原子的超精细能级在磁场中会产生塞曼分裂,且对于左旋和右旋圆偏振光原子能级的偏移不同,可利用这种特性进行稳频,该方法能将激光频率锁定在原子吸收谱线的峰值处.     

宽温环境下半导体激光器加固研究

介绍了在宽温环境下光盘机中半导体激光器的加固技术，推导了半民地体激光器热平衡方程。热加固结构主要由半导体制冷器和ＡＤ５９０传感器组成。设计了温度传感感电路、单片机电路和驱动电路，组成了半导体激光器单片机温控系统。对加固的半导体激光器在－２０＋５５℃环境下输出功率的变化进行了分析。     

滤波光反馈半导体激光器的动态特性及混沌同步通信研究

理论推导了滤波光反馈半导体激光器的稳定输出条件,比较分析了常规光反馈和滤波光反馈对半导体激光器输出动态特性的影响;同时,建立了基于速率方程的滤波光反馈半导体激光器混沌同步通信系统模型,研究了滤波光反馈半导体激光器系统的混沌同步特性和通信性能。结果表明：窄带滤波反馈可以保证半导体激光器持续工作在稳态输出状态;适当滤除反馈光的高频成分,可以扩展混沌半导体激光器系统的稳定同步区域,增强混沌同步鲁棒性,提高系统的混沌同步通信性能。