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分布式反馈(DFB)半导体激光器具有体积小、寿命长、单模激光输出、较高调制速率的优点,是光通信与传感领域的核心光发射器件。但是其频率稳定性还不足以满足相干光通信系统的应用,波长调谐过程中也存在功率抖动的问题。本文针对分布式反馈半导体激光器的稳频与调谐等方面进行了一系列研究,主要工作如下: 1.基于气体吸收池鉴频原理,采用数字信号处理芯片(DSP)作为主控制器,快速感知激光器的频率抖动,通过精细电流调节作为反馈,实现了激光器自动稳频控制。采用气体吸收池作为标准具,将激光器的波长锁定在气体吸收池半高宽处;选用两个不同量程的数模转换器(DAC)控制驱动电流使其步进低至1μA,量程400mA。采用双激光器拍频法对激光器频率抖动进行了测试,开环情况下激光器频率抖动为50-100MHz,阿伦方差在10-8量级,加入稳频反馈后激光器频率抖动降低至10MHz以内,阿伦方差在10-9量级。 2.研究了DFB半导体激光器的功率与波长调谐性,通过对激光器工作温度和驱动电流的精细协同控制,解决了DFB半导体激光器在波长大范围调谐过程中功率抖动的问题。波长调谐范围达3.5nm,功率抖动低于2%,该模块被应用于可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)技术中。研制了适用于阵列激光器的集成化、多通道的高精密温控驱动系统,实现了对8路激光器独立电流驱动和温度控制,为国家重大专项“10×10Gb/s单片集成传输芯片技术”提供了支持。 3.基于窄带微波光子滤波器,设计了倍频光电振荡系统(FD-OEO),实现了高频可调谐微波信号产生。该微波光子滤波器由偏振调制器、起偏器、偏振控制器、光带通滤波器构成。在OEO环内通过调节偏振控制器,实现了低噪声可调谐微波信号产生。在OEO环外偏振调制器、起偏器、偏振控制器等效为强度调制器,该等效的强度调制器工作在载波抑制状态,产生相应倍频微波信号。倍频微波信号频率调谐范围为9.5GHz至32.8GHz,系统阿伦方差为2.39×10-9。