【摘 要】
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在系统成本和复杂度的约束条件下,如何有效产生高性能微波是光纤传感系统、光纤传输射频系统、微波光子学等的关键问题之一。现有电学方法所产生的微波信号存在制作工艺复杂
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在系统成本和复杂度的约束条件下,如何有效产生高性能微波是光纤传感系统、光纤传输射频系统、微波光子学等的关键问题之一。现有电学方法所产生的微波信号存在制作工艺复杂、成本高等不足,而且电路中的高频衰减给宽带微波信号产生遇到较大挑战。相比之下,基于光子学手段产生的微波信号,因为光子学自身的宽带特点和光纤耗损小等优势,可用于宽带微波光子学以及远距离传输等应用。本文提出并实现了一种在X波段(即8~12GHz)范围内连续可调的半导体激光器互锁频优化方案,利用光锁相环的方式使两个半导体激光器频率同步从而产生稳定的微波信号。该方案不仅可用于超宽带的远距离传输,还可应用于基于光纤的时频传递系统、光纤分布式传感系统和微波光子学。本文主要工作包括以下两方面:(1)在课题组提出的半导体激光器互锁频方案基础上,提出了互锁频的优化方案,设计了相应的差频测量、计算及反馈控制电路。采用低噪声小数分频功能的ADF4159芯片进行数字鉴频鉴相,使用FPGA控制芯片分频比,并经由反馈回路精密调谐半导体激光器的注入电流从而调谐其输出频率。实验结果表明,该优化方案具有较好的频率锁定。(2)对半导体激光锁频优化系统进行了整合和集成,设计了FPGA控制电路模块,优化了各模块之间的对接接口。将鉴频模块、FPGA反馈控制回路、温度与电流驱动电路以及半导体激光器等布局于同一块印制电路板上,提高锁频链路的稳定性。实验验证了改进后系统的锁频性能及可调谐性,为半导体激光器大范围锁频的模块化和实用化提供技术保障。
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