重构等效啁啾分布反馈式激光器的系统测试与应用

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二零一四年是假设4G网络的元年,身处信息爆炸的时代,光纤通信承载了我们对于信息网络巨大的需求,作为光纤通信技术重要部件的激光器,面临着更大的技术要求,甚至集成需要,受到了研究人员的广泛关注,并迅速成为热点研究领域。不同的设计,在不同的条件下,产生出对应于不同波段、不同特性的激光。创新的结构在激光器发展与实用化的进程中有着举足轻重的地位;在以微电子产业为主导的第四次浪潮渐渐受到量子力学极限的制约之时,光通信,光元件,乃至光元件的集成等光系列的研究对下一代全光信息网络的建立,新型国防装备的研制,将产生基础性的作用。自从1962年,第一台半导体激光器发明至今,半导体激光器经过了翻天覆地的发展,同年就将激光器的波段由可见光波段推至了紫外波段,红外波段甚至远红外波段。而后在电子束,光泵浦方式等方面依次突破,当然激光器的研究步伐从未停止,1970年,室温下的连续光激光器也出现。我们一步一步的从材料的选择,光源的选择,甚至泵浦方式多个方面,一步一步的突破着激光器发展进度的极限。如今,激光器早已具有着良好的性能,然而,怎样使其具有更优良的性价比,冲破实用化的壁垒;同时在未来具有非凡潜力的光子集成方面,拥有更大的潜力,将成为很多研究人员关注的方向。那么,拥有轻巧的外形,优异的稳定性,卓越的性能,必然成为合适之选。在光纤通信系统中,最常使用的半导体激光器如下,其一,法布里-伯罗激光器,不适用于高速光纤通信系统,但制造成本低廉,阈值电流非常小,适用于在低速的光纤通信网络;分布布拉格反射式激光器,可以实现宽范围的波长调谐,但是其稳定性与可控性差是最大的弊端;垂直腔面发射激光器:激射波长可精确调节,但内电阻较大,工作中热耗损大,散热困难,极化控制困难以及其在长波长方面表现不佳等问题,限制了它在光通信领域中的广泛应用;还有就是分布反馈激光器,优点是单色性以及其高速调制性能,不过因其制作工艺的限制,成品率低,限制了它的发展。2004年,陈向飞等人基于采样光栅,提出了重构等效啁啾技术(reconstruction equivalent chirp),通过对均匀光栅进行特殊采样,使得制作工艺难度降低至亚微米量级的同时,做出与纳米级的电子束曝光技术制作的等效的效果,真正使得DFB激光器成为低成本高性能并且适用于大规模工业生产的激光器。REC技术从理论到实验中被证明其可行性,而REC-DFB激光器封装封装后的成品的表现同样令人期待。所以本文通过系统的实验设计,对激光器的各项性能指标进行了全面的测试分析。本文通过测试激光器的P-I曲线,测量出激光器的阈值只有17mA,并且随着偏置电流增加拥有良好的线型输出;激光器的激射波长为1500.470nm,分析了波长随偏置电流的红移特性;本文还通过小信号频率响应特性以及1dB压缩点的测试,了解到REC-DFB激光器良好的调制特性,在低频段平坦的响应特性,并且调制带宽可超过10G。考虑到正常工作中的温度问题,文章通过实验测试出了温度对激光器的P-I曲线特性、波长特性、频响等各项性能参数的影响。在最后,结合光通信的一大热点ROF(光载无线)技术,利用REC-DFB激光器优秀的调制特性与传输特性,提出一个优化上行链路的方案。通过设计实验与数据分析,证明方案的可行性,并指出其在未来远端天线单元小型化、集成化道路上的广阔发展前景。
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