基于有源半导体环形谐振腔的光电振荡器研究

高质量的射频微波信号在民用和军事方面都有广泛的应用,而传统的电子微波产生技术在综合高频信号产生、信号质量和可集成性上面并不尽如人意。借助光子技术优势，光电振荡器（OEO）能产生超低相噪和高Q值的光、电微波/毫米波信号，能够很方便的配合现有的微波光子系统，极具应用潜力。要使OEO真正实用，使其可集成化是关键。本项目将采用国内首批研制成功的有源半导体环形谐振腔作为核心器件，并创新性地用于OEO系统，利用其光注入锁定、选频滤波和腔增强四波混频等特性，实现一个在一定范围准连续可调、信号稳定并具有单片集成潜力的高频光、电微波/毫米波振荡器并研究该系统在同步光脉冲产生与光时钟提取方面的应用。本项目的特色在于将有源半导体环形谐振腔用作微波光子器件，通过研究它的基本特性开发出在微波光子领域的新用途，填补这一方向在国际和国内的空白。研究成果将对微波光子技术和光电子集成系统的发展产生积极作用

光电振荡器（OEO），能产生超低相噪和高Q值的光、电微波信号，极具应用潜力。OEO的真正实用，需要解决单模输出、频率确定、小型化等问题。本项目以有源半导体谐振腔为基础，研究了其制备工艺，理论及光注入锁定、选频滤波和腔增强四波混频等特性并应用于OEO系统，在OEO的性能和应用以及光子微波技术方面取得了若干成果，具体包括：1、研究了有源半导体跑道型、环形谐振腔的器件制备，对其发光、阈值等特性进行了测试和分析；2、对半导体有源F-P谐振腔和DFB激光器的注入动态特性进行了研究，实现了一种基于注入锁定的光子微波信号41倍频功能；3、在OEO系统研究方面，利用注入锁定首次提出验证了一个单环单纵模且起振频率可控的OEO系统；利用DFB激光器注入完成一种可调谐OEO系统；研究改进了OEO的设计，完成了一种新型光路往返的OEO双环路结构；完成了一种多频率OEO系统；拓展研究了无滤波器的光子微波信号倍频系统，设计研究了两种光时钟信号的分频方案，研究了微波光子滤波器的设计与应用方案，设计完成了一种可选择的多带微波光子滤波器结构，并研究了微波光子滤波器在光信号码型变换方面的应用。项目研究已发表期刊和会议论文11篇，申报发明专利5项，一名博士和11名硕士研究生得到培养。研究成果将对微波光子技术和光电子系统的发展产生积极作用。