光注入与光反馈半导体激光器光生微波基础研究

摘要

随着移动互联网的蓬勃发展，用户对于无线通信的带宽、速率要求越来越高，无线通信逐渐朝着高带宽、高速率的方向发展。然而，在传统的无线通信技术中，受限于高频电磁波在自由空间传播时损耗较大，能够使用的载波的频率较低，而低频载波提供的通信带宽有限，已越来越难以满足用户的带宽和速率需求。为此，人们提出了光载无线技术（RoF），研究利用高速大容量的光纤通信来为传统的无线通信提供通信带宽。其中光生微波技术作为 RoF技术的关键技术之一，是实现RoF技术的基础，研究光生微波技术具有应用价值。本文主要研究利用半导体激光器的非线性特性来产生微波。半导体激光器作为现代光电信息领域的基础器件之一，在各种通信系统尤其是光纤通信系统中被广泛应用。
　　本研究主要内容包括：⑴介绍了光载无线技术的发展背景、技术原理、结构组成及其优点，介绍了常见的光生微波技术的原理及优缺点，重点介绍了基于半导体激光器非线性特性的光生微波技术的研究进展；⑵介绍了半导体激光器的基本工作原理，推导了半导体激光器的速率方程，得到了研究光注入及光反馈下半导体激光器非线性特性的速率方程模型；⑶数值仿真了光注入下半导体激光器的基本非线性输出特性，通过仿真分析各个参数对单周期振荡光生微波的影响，总结和讨论了单周期振荡光生微波技术的基本特点；⑷实验研究了光注入半导体激光器的基本非线性特性，分析了外部光注入强度、失谐频率和从激光器偏置电流对单周期振荡光生微波特性的影响，并利用光反馈改善了单周期振荡光生微波的线宽，使微波线宽从10MHz左右减小到了130kHz左右。

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第一章 绪论

1.1光载无线技术

1.2常见的光生微波技术

1.3半导体激光器非线性特性光生微波技术研究进展

1.4本文主要工作

第二章 半导体激光器非线性特性基本理论

2.1半导体激光器的原理

2.2半导体激光器速率方程的基本理论

2.3本章小结

第三章 光注入半导体激光器光生微波技术仿真分析

3.1数值仿真模型与仿真方法

3.2半导体激光器的基本非线性特性仿真

3.3光注入半导体激光器单周期振荡光生微波仿真分析

3.4本章小结

第四章 光注入与光反馈半导体激光器光生微波技术实验研究

4.1光注入半导体激光器光生微波实验方案

4.2半导体激光器的基本非线性输出特性

4.3光注入半导体激光器单周期振荡光生微波实验研究

4.4光反馈改善单周期振荡光生微波线宽特性实验研究

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1论文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献