基于拍频法的激光器数字化频率跟踪

为了在光纤双向时频传递系统往返链路中实现同波长传输,提出一种基于拍频法的激光器数字化频率跟踪技术,用于锁定系统中主、从两台分布式反馈激光器的频率。首先,采用光耦合器对两路激光信号进行合束,耦合后的合成光经拍频探测得到10 MHz的光学拍频信号;其次,将该信号和10 MHz正弦波信号进行混频并滤波后得到电学拍频信号,再对该电信号进行采样并由算法处理得到反馈电压值;最后以电流调谐的方式调节从激光器的波长,使其与主激光器的波长保持一致。实验结果表明:实验室50 km光纤时频传递系统连续运行60 h后时间同步百秒时差优于8 ps,相比未使用该技术的系统时间同步精度提高约36 ps。所提方案能够实现低成本激光器的频率跟踪,跟踪效果满足往返链路双向时延对称性要求。

半导体激光器功率控制系统的研究

为了保障半导体激光器具有稳定的发射功率和良好的工作环境,设计完成了自动功率控制电路和自动温度控制电路。采用负反馈运算放大电路构成恒流源,光电反馈实现闭环控制,可稳定输出功率。同时,利用FPGA控制DRV593驱动半导体制冷器完成自动温度控制,将半导体激光器的工作温度控制在一定范围内。实验结果表明,系统工作时,温度控制精度可达±0.1℃,激光器功率稳定度优于0.74%,实现了精确的功率控制,满足实际应用需求。

半导体激光器驱动器的SPICE仿真及其在气体传感系统的应用

为了提高激光器的工作可靠性和稳定性,借助TINA-SPICE软件对其驱动电路进行辅助设计,并通过电调制和光电检测系统实验检验设计效果。对驱动器的恒流输出电路的幅频特性和瞬态响应进行仿真,预测潜在的电流振荡现象,并提出一种用于补偿环路增益的易用方案。通过对比补偿前后的仿真曲线,验证了该方案的可行性。在此基础上,以STM32H743作为中央处理核心,通过触摸屏图形化设置和监测驱动电流参数,从而调度激光器驱动电路的运行。在296 K环境温度下,利用该电路进行半导体激光器电调制特性实验,通过拟合波长与电流得到调制系数为0.045 cm-1/mA。进一步地,将该控制器引入基于红外光谱吸收技术的气体传感系统,完成了对甲烷气体的定量分析。分析结果表明,所设计的电路能稳定地驱动激光器并实现对波长的精准调制,获得的气体传感系统的检测下限低于8 ppm。