单频调制的相位调制激光在频率损失下激发的幅频效应

鉴于当前对幅频效应的研究主要局限于从时域角度关注脉冲顶部调制,无法全面揭示其在频域或其它维度上的特性,从单频激光相位调制模型出发,结合理论仿真和实验验证,从波形强度调制度、激发的幅度调制信号强度和频谱分布变化等角度,研究了单阶次频率损失、整体频率损失以及调制深度变化对幅频效应激发的影响。研究结果表明,随着相位调制激光偏离滤波器中心位置距离增大,波形强度调制度随之增强,但激发的调制信号强度则呈现先上升后下降的趋势;与单阶次频率损失相比,整体频率损失所激发的幅频效应中,调制信号主要集中在基频和二次谐波上;此外,调制深度的增加会导致光谱宽度增大以及激发的调制信号强度增强。

基于调制激光光谱吸收的高稳定性气体检测

为了精确测定待测气体的体积分数,提高可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)的稳定性,优化了TDLAS气体检测系统的扫描信号。基于HITRAN数据库,选定了甲烷气体在1654 nm附近吸收峰,计算出含甲烷、水蒸气和二氧化碳混合气体的吸收系数;使用可视化仿真工具对气体检测系统进行理论仿真,同时通过搭建的气体检测系统验证仿真结果。结果表明,通过优化扫描信号,提高了检测系统的稳定性,偏差值从0.3%降至0.07%;建立了2次谐波信号均值与气体体积分数的反演模型,线性拟合的相关系数R^(2)=99.99%。此研究为提升TDLAS系统的稳定性和准确性,及实现高稳定气体检测具有一定的参考价值。

一种新型电吸收调制激光器的优化设计

针对传统选择性区域生长叠层双有源区电吸收调制激光器(SAG-DSAL-EML)在高频调制环境下的响应速度问题以及改善其远场发散角特性,文章提出利用掺铁掩埋技术对电吸收调制激光器(EML)结构进行优化,设计了InGaAsP/InP材料1310 nm掺铁掩埋结构的SAG-DSAL-EML并制作样本芯片,新型SAG-DSAL-EML有源区变为台面结构,并在其两层外延生长掺铁InP层。同时,利用先进激光二极管模拟器(ALDS)软件和高频结构仿真(HFSS)软件对所设计掺铁掩埋结构的EML和调制器进行数值及仿真分析,结果表明,与传统多量子阱结构相比,SAG-DSAL-EML阈值电流减少了13%;与传统脊波导结构相比,掺铁掩埋结构的侧向限制能力提高52%,激光远场横纵角度之差降低了40%,具有更小的远场发散角;与传统PNPN掩埋结构相比,掺铁掩埋结构的调制器在-3 dB的响应带宽提高了约24%。对样本芯片进行测试,试验表明,SAG-DSAL-EML的阈值电流为14.5 mA,边模抑制比(SMSR)为45.64 dB,70 mA注入电流下,电吸收调制器-3 dB的响应带宽为43 GHz,满足高速激光通信的基本要求。

电吸收调制激光器EML的结对准工艺研究

阐述关键工序结对准工艺的实验研究,制备1310nm的EML器件。先使用电感耦合等离子体(ICP)进行表层材料刻蚀,通过优化刻蚀气体比例和功率等工艺参数,得到垂直度较高,表面光滑的刻蚀条件。接着使用InGaAsP选择腐蚀液,通过改变湿法腐蚀工艺的浓度配比和腐蚀条件,最终得到侧壁平滑的结构,为多次外延提供了基础。采用该结对准工艺制备的1310nm EML器件,室温下阈值电流为12mA,斜率效率为0.25W/A,100mA下的输出功率为22mW,消光比为13dB。

基于电吸收调制激光器的双功能微波光子系统

提出了一种基于电吸收调制激光器的双功能系统,可以同时实现微波信号的产生和其相位噪声的测量。该系统由基于电吸收调制激光器的光电振荡器模块和基于光延时线技术的相位噪声测量模块构成。通过使用单个电吸收调制激光器代替激光源和强度调制器,所提出的双功能系统不仅成本低廉、结构简单,而且性能表现优异;有利于在基于OEO的射频系统,特别是信号产生系统的研制、优化与工作过程中,及时评估信号源的质量并作出相应的参数调整以优化其性能,为光电振荡器的相位噪声测试提供了简单的解决方案。实验结果表明,由光电振荡器生成的9.952 GHz信号的边模抑制比为66dB,相位噪声为-116.53dBc/Hz@10kHz。此外,相位噪声测量系统的相位噪声基底达-133.71 dBc/Hz@10 kHz,其测量灵敏度优于商用信号分析仪R&S FSV40。

载波调制激光雷达水下目标探测的仿真分析

激光雷达应用于水下目标探测,光信号受水体后向散射影响,导致目标对比度严重下降。一种以载波调制激光脉冲为探测信号的方法可实现对后向散射信号的抑制。利用基于蒙特卡罗的光子传输模型,模拟载波调制激光雷达水下目标探测的全过程。结果表明该方法对水下目标探测有明显改善,调制参数对探测性能有较大影响。

DNA分子在调制激光作用下的动力学行为研究

本文在脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）动力学方程的基础上，建立了ＤＮＡ分子在调制激光作用下的动力学方程，并研究了在激光的电场和频率分别受到正弦调制和混饨调制的情形下ＤＮＡ分子的动力学时间演化行为．数值结果表明，利用调制激光与ＤＮＡ分子相互作用，容易获得混沌的动力学效应．

载波调制激光雷达滤波带宽的半实物仿真平台

将脉冲激光调制成更窄脉宽的脉冲串,并作为激光雷达信源信号用于水下探测,在接收端采用窄带滤波器的方案被证明可以有效抑制海水后向散射对水下探测的影响。在实际应用中,在调制频率一定的情况下,接收端滤波器带宽设计直接决定系统对海水后向散射抑制能力。在研究海水水质参数与脉冲激光频率展宽的基础上,构建"海洋载波调制脉冲激光雷达"半实物平台进行仿真实验研究。半实物仿真表明,随着滤波带宽增大,对比度提升呈现出了先增大后缓慢下降的趋势。最后通过实验结果的对比分析给出了一种滤波器带宽设计方法。

一种基于调制激光信号采集器的设计

设计了一种基于调制激光的音频采集装置。该装置通过控制激光二极管发射100kHz的调制激光信号,该信号照射到目标物体上,然后反射回接收端;接收端接收到激光信号,然后通过光电转换元件将光信号转换为电信号;此电信号再通过谐振放大,解调,滤波等电路,在目标物体上解析出由附近的音频震动产生的震动信号,从而还原出目标物体附近的音源,这样就可以做到非安装式音频情报采集。

利用微波调制激光技术测速的实验研究

为了验证微波调制激光技术进行速度测量的可靠性,构建了一套通过微波调制激光技术测速的实验系统。利用激光作为载波,微波作为模拟调制信号对激光信号进行强度调制,光电探测器对信号光强度进行直接探测。利用射频电路,获得多普勒频移数据反演发射端和接收端相对运动速度。同时通过测量运动距离和时间计算平均运动速度,作为第三方数据,用于与微波调制激光技术测速的数据进行比较。理论分析了这套系统的原理并对其进行了实验验证。实验结果表明,利用微波调制激光技术测速的数据与第三方数据平均偏差小于2.0%,符合性好。

克尔介质中调制激光束传输的实验和理论研究

介绍了在实验中观察到的类双环状结构调制激光束在克尔介质中的自聚焦现象 ,并在理论上 ,通过建立一个调制光束模型 ,运用数值求解非线性Schr¨Odinger方程 ,详细描述和解释了这种调制光束自聚焦形成的过程及其特点 ,最后还对双环间的耦合效应进行了研究 。

深海目标探测中载波调制激光雷达技术的仿真分析

在深海目标探测中,蓝绿激光雷达发出的激光受到水体的后向散射,回波信号对比度下降严重,无法满足水下目标探测应用的要求。载波调制激光雷达水下目标探测技术能够有效抑制海水后向散射,提高目标对比度。利用计算机仿真载波调制激光雷达水下目标探测系统,通过仿真系统模拟回波信号,然后对比回波信号中激光信号和微波信号的目标对比度,并分析系统内外部参数对回波信号的影响。仿真结果说明:在深海目标探测中,载波调制激光雷达技术对探测效果有明显改善,海水参数和调制参数对探测性能有较大影响。

一种50 Gb/s PAM4外调制激光器驱动电路

激光器驱动电路是光通信系统中发射端的重要部件,为了适应高速电/光转换的需求,基于28 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种外调制激光器(EML)驱动电路,整个驱动电路采用了5级级联的架构,分别包括可变增益放大器(VGA)、两级连续时间线性均衡器(CTLE)、预放大器和输出级,驱动电路内部采用了新型的互补放大和共源共栅结构,驱动电路的输入为50 Gb/s的4阶脉冲振幅调制(PAM4)信号。仿真结果表明:该驱动电路小信号带宽为27 GHz;在12.5 GHz、0.16~0.312 VPP正弦输入下的输出摆幅为1 VPP时,总谐波失真(THD)大小为2.21%,电压增益范围为13.98~20.24 dB,总功耗为340 mW。

超声调制激光微区光谱仪参数的优化

对“超声调制激光微区光谱仪”主要参数，采取混合型正交表L18（2^1×3^7）进行最优化选择试验，得到了一组最优水平组合：A2B3C2D3E1F2G1H3。用该水平组合对同一标准样品中的Mg（λ＝279.08纳米)和Al(λ=396.15纳米)做了相对标准偏差(RSD)的测定,分别为6.54%和7.56%。此结果表明，其稳定性可与民德LMA－10型激光微区光谱仪相媲美。影响摄谱质量的因素除超声调制固体激光器，辅助电极，主、辅电源和摄谱仪等四个基本部分外，还和干板及其处理，样品的各类及其物理性质等诸因素有关，故摄谱是一种多因素实验，如何使此诸多因素皆外于最佳状态，以保证摄出的谱线质量最好，我们选了一种最有希望的方法－－“多因素选优法”。用此方法，恰当安排试验，可减少试验次数，缩短试验时间和避免盲目性，能迅速而有效的得到满意的试验结果。

调制激光器激励法的热电偶时间常数测试

提出一种利用大功率高频调制CO2激光作为激励源,对表面温度传感器进行时间常数测试的新方法。建立了时间常数测试系统,对温度范围不同、时间常数各异的热电偶进行了时间常数测试,给出了测试曲线。实验证明该系统可以测试亚毫秒至秒量级表面温度传感器的时间常数,其激励源所提供的温度阶跃可覆盖常温至高温范围。

连续和准连续调制激光吸收光谱的软件锁相解调比较研究

根据对激光器施加的调制信号是否连续,波长调制光谱分为连续和准连续调制激光吸收光谱技术。为了深入的比较研究这两种方案,设计准连续调制谱专用的软件锁相放大器,将准连续调制信号因间断产生的无效信号滤除后,再对吸收信号解调得到二次谐波信号。与连续激光调制谱软件解调的二次谐波信号进行了比较,结果表明,参数相同,准连续调制谱比连续调制谱的信噪比提高5%、检测限降低11.3%。在滤除无效信号后,准连续调制谱也可以解调出标准的二次谐波信号,因此有望用于与气体线型相关的研究中。该工作为选取更加适用的激光调制谱技术,提供了准确依据。

调制函数对偏振调制激光测距精度影响分析

为减小传统激光测距方法中复杂电路系统对脉冲计时或相位比较引起的测距误差,针对偏振调制激光测距技术,利用电光调制器中晶体折射率随施加电场线性变化的特性,将待测物体反射的光脉冲调制成时间的函数,通过所得偏振光两个垂直方向上的光强比值求解待测距离。在研究其测距原理、距离方程及误差分析的基础上,推得文中测距方法所能达到理论测距精度的表达式,并分析调制过程中正弦、锯齿、指数三种调制函数对测距精度的影响,在相同距离范围内,锯齿函数具有更好的适用性,正弦函数与指数函数的组合函数具有更高的测距精度。进一步分析正弦函数不同波段对测距精度的影响可知,采用-π/6~π/6波段调制时其适用性及测距精度都有很大提高。研究结果对提高偏振调制激光测距精度具有重要意义。

微波调制激光测速的软件接收机研究

针对传统激光多普勒测速技术的局限性,使用微波调制激光的技术体制,构建了一套基于FPGA的软件接收机,用于微波调制激光测速系统中的信号跟踪,通过测量微波信号的多普勒频移来得出测速结果。使用DDS生成高精度的微波信号作为微波调制激光的信号源,开展了频率跟踪实验。实验结果表明,接收机的测速精度可达8.01×10-4m/s,速度测量范围可达0.008 5 m/s～22.6 km/s,每0.2 s即可获得一个测速结果,实现了高精度,高动态以及快速响应的激光测速。

基于调制激光的自由空间无线传输系统的研究

利用调制光进行自由空间的信息传输一直是通讯领域的研究热点。合理设计调制、接收电路和通讯时序过程是实现时效通讯的关键。为了延长目前可见光通信的传输距离,提高通信系统的抗干扰性,从短距离通讯应用背景出发,采用可调制激光作为光源,PIN光电二极管作为接收器件和RS232作为通讯协议,设计了一套信号传输系统。

InP基电吸收调制激光器的应用与研究进展

电吸收调制激光器具有响应速度快、功耗低等特点,在通信领域应用广泛。随着InP材料性能的提高,电吸收调制激光器也不断被优化。文章主要介绍InP材料与电吸收调制激光器的应用与研究进展,包括激光器的制备原理及关键工艺流程,以及InP材料的特性及其在激光器中的应用和发展前景。在开发新技术和研究方法的同时,需要合理解决产生的问题,才能促进新技术与新产品的进一步发展与应用。