介绍一种新型的850 nm单模面发射分布反馈激光器(SEDFB)。采用浅脊波导表面光栅结构提供足够的光反馈，采用含λ/4相移的二阶光栅在实现面发射的同时获得单纵模特性。采用方形氧化孔径构成无源分布布拉格反射镜(DBR)—有源分布式反馈区(DFB)—无源DBR三段结构，从而减小电流注入的有源区体积，获得了与垂直腔面发射激光器(VCSEL)类似的低阈值特性。对于50 μm有源区长度的SEDFB，其阈值电流为1.8 mA，当注入电流为6.5 mA时，SEDFB的边模抑制比(SMSR)高达47 dB。同时，该激光器在注入电流为9 mA的情况下获得了17 GHz的弛豫振荡频率。SEDFB实现了准圆形光斑的面发射输出，其远场光斑发散角的半峰全宽约为21°×26°。

提出并数值验证了一种利用光反馈双模分布式反馈(DM-DFB)半导体激光器产生宽带混沌信号的方法。通过双纵模Lang-Kobayashi方程建立了光反馈DM-DFB半导体激光器的理论模型,探明了宽带混沌信号产生的物理机制为模式拍频,数值分析了模式间隔、偏置电流和反馈系数对混沌带宽的影响。仿真设计了双模激光器,在镜面反馈系统中,高偏置电流和强反馈强度条件下可以产生38.6 GHz的混沌信号。这一结构为宽带集成混沌源提供了一种新思路。

提出一种基于分布反馈光注入锁定效应的可调谐光电振荡器, 其环路主要由马赫曾德尔调制器、光电探测器、环形器、分布反馈激光器和射频放大器顺接而成.分布反馈激光器是系统关键器件, 通过分布反馈激光器光注入锁定效应, 分布反馈腔在光域实现了微波光子滤波器功能, 无需传统光电振荡器必须的射频带通滤波器.同时, 由于分布反馈激光器注入锁定提高了环路Q值, 因此系统可采用短环路结构, 从而降低了光纤因温度敏感对微波信号稳定性的影响并减小了整个系统的尺寸.另外, 通过调节注入光波长和功率可改变该微波光子滤波器的中心频率, 从而可实现系统的可调谐性.理论分析了该光电振荡器的原理和微波光子滤波器的调谐性, 在此基础上开展了实验验证.结果表明该光电振荡器能够产生18.7 ~21.6 GHz的可调微波信号, 在1 kHz 频偏处的相位噪声为－90 dBc/Hz.

提出了一种利用分布反馈DFB(Distributed Feedback laser)激光器的非线性对射频光传输系统动态范围进行优化的方案。实验研究了半导体分布反馈激光器的非线性,基于实验结果分析了DFB激光器的偏置电流与线性性能的关系。在此基础上建立了对马赫曾德外调制(Mach-Zehnder modulator,MZM)射频光传输系统线性优化方案。实验结果表明,该实验系统有效抑制了系统三阶交调量,系统的动态范围得到改善,当输入射频信号中心频率4 GHz,双音号间隔10 kHz时,三阶交调失真抑制23.1 dB,无杂散动态范围提高8.68 dB。

甲烷是一种无色、 无味、 易燃、 易爆的气体, 不仅造成煤矿作业的重大安全隐患, 而且又是温室效应的重要气体之一, 对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。 采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术, 利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线, 设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。 通过调谐系数-0.591 cm-1·K-1, 采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654 μm处的最佳吸收谱线。 待DFB激光器激射中心谱线选择后, 通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。 同时, 结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区, 减小1/f噪声。 在光学结构方面, 采用有效光程为76 m的herriott气室, 确保对痕量甲烷气体进行检测。 利用该痕量甲烷气体检测仪, 在被测气体浓度为50～5 000 μmol·mol-1的范围内, 对二次谐波信号进行了提取, 并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、 信噪比的关系、 谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合, 最低检测限达到了1.4 μmol·mol-1。 实验表明, 谐波波形对称性良好, 未观察到强度调制现象, 消除强度调制等因素对谐波检测的影响。

由于分布反馈式(DFB)激光器输出光功率受其激射电流的影响，为了保证其稳定的光功率输出，研制了基于位移式数字PID算法的高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件设计方面，该驱动电源主要由控制器模块、恒流源模块和保护电路模块组成。采用模拟PI深度负反馈环节有效地提高了驱动电流的稳定性。在软件方面，采用位置式数字PID算法，消除了实际驱动电流值与理论值之间的微小差异。利用该驱动电源，对中心波长为1 563.01 nm的DFB激光器做了驱动测试。实验表明，长期稳定性(>220 h)优于4×10^-5，中心波长未出现漂移，为其在红外气体检测中提供了优越性能保障。

提出了一种基于单片集成放大反馈激光器在光反馈的条件下产生窄线宽激光和窄线宽微波信号的方法。在不同的注入电流下，放大反馈激光器可以实现稳定的单模和双模激射。单模激射下，器件的激射波长为1546.6 nm,边摸抑制比可达54.2 dB，线宽为9.59 MHz。 双模激射下，模式间距为0.3 nm， 对应拍频频率为37.6 GHz，拍频线宽为4.2 MHz。通过引入一个双环光纤外腔，可以将放大反馈激光器输出的光信号反馈回激光器，提高整个复合腔的光子寿命，从而压缩光信号的线宽。在合适的反馈强度下，单模工作时光信号的线宽从9.95 MHz减小到 2.6 kHz。双模工作时拍频信号的线宽从4.2 MHz减小到 1.6 kHz，均减小三个数量级以上。

在测量与分析频率响应与动态范围的基础上, 研究了重构-等效啁啾分布反馈半导体.直调激光器偏置电流以及调制信号的微波功率对直调结果的影响.将300 Mb/s基带信号与1.562 5 Gb/s超宽带信号同时直接加载到该激光器上, 经过10 km单模光纤传输后进行波形、频谱及误码率的检测, 结果表明: 基带信号与超宽带信号的功率代价分别为1.98 dB与0.92 dB；该激光器具有良好的多信号直接调制性能, 在基于波分复用无源光网络的多业务融合网络中具有重要的应用前景.

为了扩大应变测量的范围，提出了使用两个分布反馈式(DFB)激光器作为光时域反射光纤光栅(OTDR-FBG)传感系统的光源的方法，并设计了相应的纳秒脉冲驱动电路和温控电路，得到两个激光器的驱动脉冲宽度分别为3.10 ns和3.18 ns，脉冲幅值分别为4.40 V和4.08 V，温度控制电路精度达到±0.04 ℃。经测试得到的纳秒脉冲和温控精度满足OTDR-FBG传感系统的要求。

根据耦合波理论,在分析分布反馈(DFB)光纤激光器纵模特性的基础上,着重阐述其偏振特性。另外给出了偏振态同耦合系数和双偏振态相移量差的关系。理论分析结果表明,当分布反馈光纤激光器输出为0阶模时,输出激光的偏振状态由耦合系数和双偏振态的相移量差共同决定,即在耦合系数一定的情况下,通过增加双偏振态相移量的差,或在双偏振态相移量差一定的情况下,通过减小耦合系数,可以实现单偏振输出。实验中在经载氢处理的掺铒光纤上制作分布反馈光纤激光器,由于耦合系数较大和双折射效应过小,输出为双偏振态。