光电反馈对光锁相环性能的改善

本文分析了自差型光电反馈对半导体激光锁相环(OPLL)性能的影响,给出了自差型光电反馈半导体激光器(LD)作为 OPLL 本振时的相位传递函数,指出它不是理想积分型的。也讨论了这时 OPLL 的最佳自然频率和最小噪声方差。

一种基于温度和PZT双控制的光锁相技术研究

对空间相干光通信系统进行了简单描述,对相干光锁相环(OPLL)技术进行了详细的分析,提出了一种基于激光器温度控制和PZT腔长控制的激光锁相技术。该技术集双重控制体系于一体,和传统OPLL相比,具有更快的频率扫描速度、更高的相位灵敏度。实验证明,该技术在空间相干光通信解调中大大地提高了系统效率。

锁相电反馈对光锁相环性能的影响

本文研究了锁相电反馈半导体激光器(LD)作为光锁相环(OPLL)本振时,OPLL 的噪声性能,给出了本振的相位传递函数,对噪声特性进行了数值分析。

相干光通信中基于QPSK调制的光锁相环分析

基于四相相移键控(QPSK)调制的光锁相环工作原理,通过建立环路数学模型系统分析了QPSK环路接收系统激光器线宽以及噪声对相干光通信的影响。对环路带宽进行了优化取值,分析了在最小误差方差下环路对激光线宽的要求。最后给出了不同比特光子数下,接收系统误码率与输入信噪比关系。

基于EAM四波混频效应的光锁相环时钟提取系统

对光锁相环的原理和分类进行了介绍,并提出了一种基于EA调制器四波混频效应的新型光锁相环时钟提取方案,从40/80Gb/s的OTDM光数据信号中提取出同步的10Gb/s时钟信号,是一种具有速率灵活性、宽带特性和高速扩展潜力的时钟提取系统。

外差式数字光锁相环的设计及Simulink验证

光锁相环是一种光频段的锁相环,常用于相干光通信和谐振式光纤陀螺领域。外差式光锁相环通过环路反馈原理锁定2个主从激光器的频率差,可用于抑制谐振式光纤陀螺中存在的背反噪声。提出了一种外差式数字光锁相环的结构,其核心控制环路为数字电路,用于实现激光器频率差的锁定功能。同时提出了一种Simulink行为级建模方法,对外差式数字光锁相环的各个模块进行建模和仿真,仿真结果验证了外差式数字光锁相环的频差锁定功能的正确性。

基于光锁相环接收的相位调制光载无线系统理论研究

本文针对基于光锁相环接收的相位调制光载无线系统展开理论研究。首先,对系统构成进行讨论,建立信号传输模型,在该模型基础上构建系统开环增益函数和闭环传输函数。通过计算开环增益的相位裕量和幅度裕量,讨论该系统在某开环增益下对环路时延的容忍度,并在有限开环增益下推导出系统非线性失真和噪声基底的表达式。该工作将为基于光锁相环接收的相位调制光载无线系统的参数设计和工程实现提供重要理论指导。

外差式光锁相环延时对环路性能影响

基于环路传播延时对外差式光锁相环稳定性和环路相位误差的影响,以奈奎斯特判断准则为依据,以环路相位裕度为度量,研究了延时与环路中主要参数的关系。首先通过环路数学模型,计算出环路相位裕度。以常用一阶无源低通滤波器和一阶有源低通滤波器为代表,研究了延时与环路中自然频率、阻尼因子、环路稳定性和相位误差的关系。结果表明,实际应用中,在保证环路稳定性以及相位误差的情况下,相位裕度应控制在45°~60°之间,当阻尼因子为1时环路自然频率与延时乘积应处于0.138~0.266之间。同时计算出此时系统若处于最佳跟踪性能范围,环路延时应控制在0~1 ns内。

基于光锁相环的稳频深紫外激光系统

介绍了一种利用光锁相环技术实现频率稳定的深紫外激光系统,包含两台253.7 nm四倍频激光器,用于汞原子在二维磁光阱和三维磁光阱的激光冷却。其中,一台深紫外激光器锁定在汞原子的饱和吸收谱线上,用于产生二维磁光阱的冷却光和推送光;另一台深紫外激光器通过1014.9 nm的半导体种子激光之间的光锁相环实现频率稳定,用于产生三维磁光阱的冷却光和探测光,并通过前馈方法将频率切换时间减小到原来的1/23。该系统可以大范围地调整深紫外激光器的频率,高效地利用紫外激光功率,并降低了实验装置的复杂性,从而满足了汞原子激光冷却实验的要求。同时,所提方法适用于其他深紫外激光系统。

噪声对相干光通信锁相环性能影响的量化分析

以PSK(相移键控)外差光通信系统作为研究对象,对相位噪声和散弹噪声对锁相环的性能影响进行了深入的量化分析,得出了锁相环的最优带宽与激光器线宽的关系以及误码率和比特率对激光器线宽的要求,可以作为光锁相环设计的理论指导。

基于预畸变和光锁相的线性扫频激光源生成

线性扫频激光源在高分辨率、高精度、大动态范围的激光测量和光纤传感领域有着广泛的应用。然而,扫频非线性及激光相位噪声限制了测量系统的分辨率、精度和动态范围。分析了分布反馈式(DFB)半导体激光扫频中的非线性及激光相位噪声产生的机制,提出基于预畸变和光锁相的激光扫频非线性校正和激光相位噪声抑制方法,实现了扫频范围为50 GHz,均方根频率误差小于263 k Hz的激光扫频信号。实验测试表明该扫频激光源的线性度和相干性得到了有效增强。

利用光锁相环路实现40Gb/s时钟恢复

提出并建立了一种新型的基于光纤四波混频效应和压控光脉冲源的光锁相环路(OPLL),用于光时分复用系统(OTDM)中的时钟恢复过程。从理论上分析了其工作原理,及各模块结构和功能。利用高非线性光纤中的四波混频效应实现全光鉴相器,有效缩短了光纤长度,减小了光纤色散引起的脉冲走离,鉴相器消光比超过30 dB。采用再生锁模光纤激光器实现压控光脉冲源,在保证脉冲质量的前提下,重复频率调节范围达到380 kHz。在40 Gb/s时钟恢复实验中,获得脉宽为7.2 ps、接近变换极限的时钟脉冲,时间抖动(RMS)为152 fs,超模抑制比大于60 dB。实验证明,输入信号幅度波动和码型效应对环路影响很小。

基于锁相双光梳的多通道下变频技术

为实现稳定的宽带下变频,提出一种基于锁相双光梳的多通道宽带下变频方案,实现了将0～11.3GHz内的射频信号分割为5个通道并下变频为频率低于1.2GHz的中频信号。各通道频响平坦均衡,下变频信号最大功率偏差约为1.5dB。光锁相技术保障了下变频通道划分的稳定性,且降低了系统噪声。下变频后的信号在1kHz处相位噪声优于-75dBc/Hz。

磁光调制锁相椭偏仪与多层磁光薄膜测试系统

磁光调制锁相椭偏仪采用交流法拉第磁光调制及相敏检波来检测消光点 ,具有抗干扰能力强 ,角分辨能力高等优点。本文采用了自制的关键部件 :“高线性法拉第磁光调制器”与反馈电路来寻找消光点 ,实现了小角度偏转数字显示 ,具有速度快 ,准确性高的特点 ,而且使国产椭偏仪的角分辨由 0 .1°提高至 0 .0 1°,达到国外消光椭偏仪的水平。而且该椭偏仪的研制成功对国产磁光盘质量提高具有极大的促进作用。

采用NPRO光源的零差相干光通信实验

在空间相干光通信应用中,针对传统激光器线宽较宽、相位噪声大、易导致锁相环路失锁的问题,研制了单频Nd:YAG非平面环形(NPRO)激光器,其线宽小于1 k Hz,相对强度噪声(RIN)低于-150 d B/Hz,具有窄线宽、低噪声的特点。搭建了光锁相环路,在信号光功率-67 d Bm的情况下实现了两台NPRO激光器的相位锁定。在此基础上开展了信号频率为10 MHz和1.25 GHz的模拟通信实验,在信号光功率分别为-60 d Bm和-53 d Bm时可观测到较理想的眼图。在2.5 Gbps数字通信实验中,接收灵敏度达到-50 d Bm,此时误码率为3.2×10-6。系统灵敏度可接近量子极限,明显优于传统的IM/DD方式,是一种适合长距离、大容量传输的空间通信方式。

光学前端平衡失配下的卫星相干接收性能

该文主要讨论卫星相干光通信中光接收前端的平衡接收支路上功率和传输时间失配对相干接收性能的影响,并通过参数优化进行改善。与数据接收支路具有的大接收带宽不同,光锁相环路的低通窄带特性,使其仅受功率失配的影响。通过优化激光器线宽、锁相环路的带宽和本振功率将灵敏度恶化最小化。为使失配带来的附加灵敏度下降小于5.5 d B,即保证接收机具有优于?40 d Bm的接收灵敏度,此时设计的接收前端的功率失配小于0.5 d B,传输时间失配小于3 ps,为高灵敏度接收前端的设计和链路裕量计算提供参考。

基于相位调制的大动态微波光子链路仿真研究

针对相位调制微波光链路线性解调困难的问题,开展了基于锁相环高线性相位解调方法的理论研究。建立了详细的链路模型,充分考虑噪声和非线性畸变的影响,推导得到了链路关键参数的变化趋势。同时结合实际链路器件参数,完成了链路关键参数的仿真研究。结果显示,基于锁相环,在200MHz的射频频率下,链路动态范围可达到127dB·Hz2/3,较传统强度调制方法提升近20dB,为大动态微波光子链路实验应用提供了一定的理论参考。

卫星相干激光通信系统与技术发展

自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSOC)尤其是基于相干体制的卫星激光通信,正逐渐成为突破微波通信瓶颈、建设天地一体化网络、实现高速数据传输的重要手段。总结了欧空局、德国、日本及国内卫星相干激光通信的重要进展,给出了成功验证的相干激光通信系统的激光器、传输速率、多普勒频移补偿范围等参数,重点分析了基于Costas光锁相环(Optical Phase-Locked Loop,OPLL)技术的零差相干激光通信系统,并提炼出关键技术以及未来星间相干激光通信的发展趋势,可为卫星相干激光通信的研究提供一定的参考。

星间相干激光通信中科斯塔斯锁相系统设计

光学锁相环(OPLL)是相干激光通信系统中的重要组成部分。设计了科斯塔斯数字光学锁相系统,用于星间相干通信中零差接收和多普勒频移跟踪。锁相系统采用可编程逻辑门阵列(FPGA)作为主控单元,本振激光器(LO)采用调制边带注入锁定的可调谐激光器,中心波长为1550 nm,具有窄线宽和快速调谐的优点。与传统锁相环相比,系统具有更快的频率捕获速度,具有更高的稳定性。实验中,能够实现140 MHz频差范围内的快速锁定,保持锁定时间大于1 h,并能够对20 MHz/s多普勒频移跟踪,为后续星间相干通信实验提供支持。