【摘 要】
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作为光载无线通信的核心技术之一,微波信号的光学产生技术由于其具有高频、宽带的优势,成为了该领域的研究焦点。其中,基于光注入半导体激光器的光生微波技术因结构简单、调谐性好且易于集成,是一种微波信号产生的有效途径。半导体激光器在外部光扰动下会呈现出丰富的非线性动力学特性,对其进行深入研究,掌握相关规律,并据此对微波信号产生系统进行调控,是光注入半导体激光器技术走向实用的前提。本文分析了光注入半导体激光
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作为光载无线通信的核心技术之一,微波信号的光学产生技术由于其具有高频、宽带的优势,成为了该领域的研究焦点。其中,基于光注入半导体激光器的光生微波技术因结构简单、调谐性好且易于集成,是一种微波信号产生的有效途径。半导体激光器在外部光扰动下会呈现出丰富的非线性动力学特性,对其进行深入研究,掌握相关规律,并据此对微波信号产生系统进行调控,是光注入半导体激光器技术走向实用的前提。本文分析了光注入半导体激光器的理论模型,并实验研究了单光和双光注入单模法布里-珀罗半导体激光器（Single Mode Fabry-Perot Laser Diode,SMFP-LD）的非线性动力学特性,进而提出并论证了基于光注入SMFP-LD的微波信号产生方案。本文的主要研究内容和创新点如下:1.分析了自由运行、单光、多光注入单模或多模半导体激光器的理论模型,采用数值仿真研究了自由运行下的SMFP-LD的特性,并进行了实验验证,为后续光注入SMFP-LD非线性动力学特性的研究提供了依据。2.研究了单光注入SMFP-LD的非线性动力学特性,实验验证了单周期振荡状态可以用于产生稳定的微波信号,并阐明了不同注入光功率和失谐频率条件下对应的注入锁定范围。进一步研究失谐频率相同时,单光注入到SMFP-LD的不同模式时单周期振荡状态下,注入光功率的变化对SMFP-LD的模式红移的影响。提出基于光注入SMFP-LD的线性调频信号产生方案,产生了周期为1.4μs,中心频率和带宽分别为17.53 GHz和2.66 GHz的线性调频信号,并分析了其自相关结果。此外,基于此方案产生的微波信号具有较好的可调谐性。3.介绍了双光注入半导体激光器的非线性动力学特性。实验研究了双光注入到SMFP-LD的主模同侧和两侧的非线性动力学特性,并对SMFP-LD所呈现的典型的非线性动力学特性进行判定,给出了双光注入SMFP-LD的非线性动力学特性分布图。提出了基于双光注入SMFPLD的双波段线性调频信号产生方案,分别产生了周期为1.4μs,带宽为2.4 GHz,中心频率分别为17.04 GHz和29.84 GHz的双波段线性调频信号和周期为1.4μs,带宽为2.1 GHz,中心频率分别为27.09 GHz和22.44 GHz的双啁啾线性调频信号。
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