新型微波通信技术论文提纲

论文题目：基于次谐波调制光注入半导体激光器产生窄线宽光子微波

摘要：微波光子学是一种将无线通信技术和光学技术两者相融合的新型技术,主要研究的是借助光学手段来生成、转换、处理、分配和传输微波无线信号。光子微波具有高频、能够在光纤中传输、易于进行波分复用、不受电磁干扰等优点,被广泛的应用于卫星通信、雷达系统和光载无线（Radio-over-Fiber,RoF）通信系统等领域,尤其在RoF通信领域具有重要的地位。RoF通信系统可以看作是一种用来传送、分发、和回程无线信号的微波光子链路,是微波光子学在宽带无线通信领域中的一个重要应用。常见的光生微波方法主要有直接调制法、外部调制法、光外差法等,这些方案具有各自的优势,但是在部分关键性能参数上还具备提升的空间。近年来,光电振荡器（Optoelectronic Oscillator,OEO）和基于光注入半导体激光器单周期（P1）振荡两种生成微波信号的方法受到了广泛关注。前者产生的微波信号具有高稳定性、低相噪的特点;后者所产生的微波信号具有频率高、单边带光谱结构特征、频率可调谐范围较大等优势。基于此,本文提出了采用OEO产生的微波信号对光注入分布反馈半导体激光器（DFB-LD）呈现的P1振荡进行1/2次谐波调制,以此来产生窄线宽光子微波信号。并对该方案中产生的光子微波的频率锁定效果和线宽压缩效果进行了实验研究。该方案的独特之处在于利用OEO产生微波信号相噪低、稳定性高的优势,将OEO作为提供次谐波调制信号的信号源。研究结果表明:处于P1振荡的光注入DFB-LD可以输出具有单边带（SSB）光谱结构的光子微波,但是该微波信号线宽比较宽（MHz量级）。使用OEO产生的7.62 GHz的微波信号对光注入DFB-LD产生的P1振荡进行1/2次谐波调制,产生的光子微波频率被锁定在15.24 GHz,线宽被有效压缩至1 kHz,SSB相位噪声为-94 dBc/Hz,与OEO产生的微波信号噪声水平相当。

关键词：光注入半导体激光器;单周期振荡;光子微波;光电振荡器;次谐波调制

学科专业：光学

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 微波光子学简介

1.2 光载无线(Radio-over-Fiber,RoF)通信系统概述

1.2.1 RoF系统的构成

1.2.2 RoF系统的特点

1.2.3 RoF系统的应用

1.3 常见的光生微波的方法

1.3.1 直接调制法

1.3.2 外部调制法

1.3.3 光外差法

1.3.4 光电振荡器(Optoelectronic Oscillator,OEO)

1.3.5 激光器的单周期(P1)振荡

1.4 本文的研究内容和意义

第2章 半导体激光器的基本理论

2.1 半导体激光器的简介

2.1.1 半导体激光器的发展

2.1.2 半导体激光器的基本结构及工作原理

2.1.3 半导体激光器的应用

2.2 L-K模型

2.3 外部扰动下半导体激光器的速率方程

2.3.1 光反馈半导体激光器的速率方程

2.3.2 光电反馈半导体激光器的速率方程

2.3.3 光注入半导体激光器的速率方程

2.4 本章小结

第3章 基于次谐波调制光注入半导体激光器产生窄线宽光子微波

3.1 引言

3.2 次谐波调制光注入半导体激光器的理论仿真结果与讨论

3.2.1 电流调制光注入半导体激光器的速率方程

3.2.2 数值模拟结果与讨论

3.3 次谐波调制光注入半导体激光器的实验结果与讨论

3.3.1 OEO产生的微波信号

3.3.2 光注入半导体激光器(OISL)产生的微波信号

3.3.3 次谐波微波调制

3.4 本章结论

第4章 结束语

4.1 论文总结

4.2 工作展望

参考文献

致谢