基于窄带注入技术的高性能模拟直调激光器的研究

High-speed analog directly modulated lasers as a key device in broadband analog communication systems, the researchers constantly work to improve the performance. Basis on the nonlinear characteristics and frequency response in our previous research on injection-locked FP lasers, the project research on analog directly modulated laser based on the principle of injection-locking narrow linewidth laser. The integrated tunable external-cavity narrow linewidth laser and narrow linewidth DFB laser are utilized as master slave laser. By the vernier effect of mutual injection-locking, the quality factor of the laser is increased, so the tunable, narrow linewidth, single longitudinal mode laser output is achieved. Through the research of this project, the mechanism on the impact of directly modulated laser frequency response characteristic, response linearity and frequency chirp from the master-slave laser power ratio, the frequency detuning and linewidth. The theory and experimental foundation are provided for achiving high performance analog directly-modulated semiconductor laser.

高速模拟直调激光器作为宽带模拟通信系统中的关键器件，研究者不断致力于研究提高其性能的方法。在我们对注入锁定FP激光器的频率响应特性、非线性特性等方面的研究基础上，本课题拟用基于窄线宽激光注入锁定的原理，采用集成化的可调谐外腔窄线宽激光器和窄线宽DFB激光器作为主从激光器对模拟直调激光器进行研究；通过互注入锁定的游标效应，增加了激光器的品质因子，实现可调谐、窄线宽、单纵模激光输出。通过本课题的研究，揭示影响直调激光器的频率响应特性、响应线性度和频率啁啾特性与主从激光器的功率比、频率失谐和线宽机理，为实现高性能模拟直调激光器提供理论和实验基础。

宽带模拟通信系统已经成为国家信息化发展不可或缺的平台，尽管数字通信在通信领域占据主导地位，但是模拟通信在实际应用中依然有着很高的需求。1）模拟通信比数字通信中使用的OOK 调制具有更高的带宽效率，因此可以满足更高的数据吞吐量；2）与数字传输相比模拟传输的带宽利用率更高；3）除此之外，相对于其经过复杂的数字化转换过程，将原有的数据格式进行直接传输具有更高的成本效益。对于视频传输，比如家用有线电视（CATV）就是模拟光网络传输的一项重要应用，它在减少长距离传输成本方面起到了很大的作用。光纤已经逐渐取代用于连接天线尤其是远程天线间的电缆或金属毫米波导。移动电话公司用模拟信号链路来连接基站和发射机站点，相位阵列天线之间用模拟光纤链路来相互连接，雷达和高带宽无线微波发射机可以通过光纤桥接至基站。.主要研究内容：1）窄线宽激光注入对提高模拟激光器频响特性的理论和实验研究；2）窄线宽激光注入对提高线性度的理论和实验研究；3）窄线宽激光注入对降低模拟直调激光器啁啾效应的理论和实验研究。.重要结果：我们也通过实验证实了调制带宽、线性度和线宽与偏置电流有关。.关键数据：在100mA下输出功率14mW，3dB带宽18GHz，三阶交调39.8dBm，线宽值181kHz，RIN在0.1-10GHz内低于-135.7dB/Hz，边模抑制比大于52dB。.科学意义：这种类型的激光器在模拟信号分布和雷达系统的远程接收机是非常有潜力的，需要进一步提高调制带宽，使其更加适合长距离和高速率光通信系统。