面向微波光子学的单片集成光注入半导体激光器及阵列实现方法研究

基本信息
批准号:61504170
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:郑吉林
学科分类:
依托单位:中国人民解放军陆军工程大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周代兵,王荣,乔丽君,熊锦添,沈荟萍,陈大雷,朱华涛,苏国瑞,武为江
关键词:
重构等效啁啾微波光子学分布反馈半导体激光器单片集成光注入激光器阵列
结项摘要

Optical injection is an effective approach to improving the performance of distributed feedback (DFB) semiconductor laser, whose various dynamic properties have important promising applications in the field of microwave photonics. The important trend of developing optical injection DFB semiconductor laser is to shift the discrete device to monolithic integration. This project aims at overcoming the technological barrier to developing monolithically integrated optical injection DFB semiconductor laser and especially breaking through its main bottlenecks. Based on the reconstruction-equivalent-chirp (REC) technique that fabricates waveguide grating, the following items will be carried on: to study the stable single-mode operation of monolithically integrated master laser without optical isolator under high injection current; to study the accurate control and adjustment of monolithically integrated master laser and slave laser; to study several microwave photonics technologies based on monolithically integrated optical injection DFB semiconductor lasers. The anticipation of this project is as follows: to propose a novel method of realizing monolithically integrated optical injection DFB semiconductor lasers; to realize Wavelength-Division-Multiplexing (WDM)-compatible high-performance monolithically integrated optical injection-locked DFB semiconductor laser arrays; to search out several microwave photonics technologies and implementation methods based on monolithically integrated optical injection DFB semiconductor lasers. The anticipated results will make contribution to cost-effectively realizing high-performance monolithically integrated optical injection DFB semiconductor lasers and arrays under the existing technical platform of semiconductor laser in China. The application of monolithically integrated optical injection DFB semiconductor lasers in microwave photonics will be promoted and extended.

光注入技术是提高分布反馈(DFB)半导体激光器性能的有效途径,其丰富的光电特性在微波光子学领域有着重要的应用前景,分立器件式向单片集成发展是光注入DFB激光器的发展趋势。本课题针对目前发展单片集成光注入DFB激光器技术所存在的不足,基于重构等效啁啾技术这一波导光栅设计制作方法,围绕突破单片集成光注入DFB激光器的制约瓶颈这一总体目标,研究无光隔离器条件下大电流工作时单片集成主激光器的单模稳定运转;研究单片集成主、从激光器的波长精确调控;研究基于单片集成光注入DFB激光器的微波光子技术。预期提出单片集成光注入DFB激光器的创新实现方法;开拓实现通道间隔符合波分复用标准的高性能单片集成注锁模拟直调DFB激光器阵列;探索出基于单片集成光注入DFB激光器的部分微波光子技术实现方法。预期成果有助于立足我国现有条件低成本实现高性能单片集成光注入DFB激光器及阵列,提升和拓展其在微波光子学的应用价值。

项目摘要

光注入技术是提高分布反馈(DFB)半导体激光器性能的有效途径,其丰富的光电特性在微波光子学领域有着重要的应用前景,分立器件式向单片集成发展是光注入DFB激光器的发展趋势。本课题基于波导光栅创新设计制作方法,围绕突破单片集成光注入DFB激光器的制约瓶颈这一总体目标,研究了单片集成光注入DFB激光器在不同工作电流下的动力学特性以及无光隔离器条件下大电流工作时单片集成主激光器的单模稳定运转;研究了单片集成主、从激光器的波长精确调控;研究了基于单片集成光注入DFB激光器的微波光子技术。项目研究成果提出了基于重构等效啁啾技术的单片集成多段式光注入DFB激光器的创新实现方法,能够精准控制所需的激光器工作状态;基于单片集成多段式结构设计并实现了2款宽带模拟直调半导体激光器,激光器的小信号调制带宽分别从11GHz提高至19GHz和从10GHz提高至30GHz,激光器的线性度得到明显增强,该激光器应用于射频光子链路(ROF)的传输性能得到了验证;提出并实现了一种利用单片集成三段式激光器来光学产生线性啁啾微波脉冲的方法。激光腔体结构既避免了butt-joint步骤,又显著降低实现精密复杂光栅结构的难度。产生了时间带宽积高达5.159 × 105的线性啁啾微波脉冲,带宽和脉冲时宽分别为6.7 GHz 和77 us,匹配接收压缩之后的脉宽为150 ps。此外中心频点和带宽均可调;提出并实现了一种基于单片集成三段式激光器的频率可调谐光电振荡器方案。20.3GHz射频信号的单边带噪声为-115.3 dBc/Hz@10kHz 以及 -92.9 dBc/Hz@1kHz,边模抑制比为60.94 dB,和单环相比提升了超过40 dB。此外,使用13km和5.7km作为双环可以改善1kHz处的相噪约8dB,集成的光注入激光器不仅作为光源,同时还相当于内嵌的滤波器和调制器,大大简化了系统结构。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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