光子学报
2023, 52(12): 1206004
1 中煤科工集团上海有限公司,上海 200030
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
提出了一种利用内调制频率调谐实现高空间分辨率的时间门控数字光频域反射仪(TGD-OFDR)方案,采用电流调谐的分布式反馈(DFB)二极管激光器作为探测光源提供较大的激光频率调谐范围的信号,利用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)分析该DFB激光器的电流-频率响应特性后,由任意波形发生器产生的带有预失真的锯齿波信号驱动该DFB激光器,进而补偿激光器扫频时的非线性,同时采用一台波长可调节的稳频激光器的出射光充当本地稳频参考光。实验测试在74 km的光纤链路上实现了10 cm的空间分辨率,动态范围为23.3 dB。
传感器 光纤测量 时间门控数字光频域反射仪 分布式反馈激光器 预失真
1 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
2 厦门市三安集成电路有限公司, 福建 厦门 361000
高速波分复用分布式反馈(DFB)激光器是数据通信的核心器件, 其可靠性影响了整个通信系统的可靠性。对自主研发的25 Gb/s 4波长粗波分复用(CWDM4) DFB激光器进行了2种老化筛选(Burn-in)实验和失效分析, 并采用三温法推算了激光器的工作寿命。实验结果表明: 对激光器采用光加速(25 ℃、100 mA)和温度加速(100 ℃、75 mA)相结合的Burn-in方法能够有效激发薄弱激光器的早期失效特征; 采用三温法推算激光器在60 ℃、45 mA环境下长期工作的实际寿命至少为17年。
分布式反馈激光器 可靠性 老化筛选 激活能 寿命 distributed feedback laser, reliability, burn-in,
1 绵阳职业技术学院 电子与信息学院,四川 绵阳 621000
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
温度对分布式反馈(DFB)激光器的性能指标和工作寿命有着重要影响。针对宽温度范围下的激光器应用,分析了激光器温控系统的研究现状及趋势,给出了温控系统的设计原理,采用线性驱动与PID闭环控制方法,应用模拟器件,研制了一种DFB激光器的模拟控温检测系统,并利用该系统对1550 nm的DFB激光器进行了试验验证。结果表明,系统在−55 ℃~70 ℃的全温度范围下,保持长时间工作(≥2 h),激光器的工作状态稳定,中心波长未出现漂移。系统的温度控制精度随着工作环境温度的范围不同而有所差异,在室温环境下可达到±0.02 ℃,在全温范围内控制精度在±0.8 ℃以内,跟踪误差小于±0.5 dB。与传统的激光器温控系统相比,本系统工作温度范围宽、控制精度高,且体积小、成本低、简单可靠,对于温度环境要求较为严苛的DFB激光器应用场景,具有重要的工程实践意义。
TEC驱动 PID补偿 分布式反馈激光器 运算功率放大器 TEC driver PID compensation distributed feedback laser operational power amplifier 强激光与粒子束
2021, 33(11): 111014
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
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。
激光器 半导体激光器 双模分布式反馈激光器 宽带混沌 光反馈 光子集成 光学学报
2021, 41(21): 2114001
上海交通大学智能微波光波融合创新中心(iMLic)区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
类脑光子信息处理技术受高速低功耗的大脑信息处理原理的启发,与传统光子信息处理技术相比,可大幅提升处理的速率和能效,且在感知和识别等方面具有重要的应用价值。提出了一种基于分布式反馈(DFB)激光器的类脑光子信息处理方案,可对高速运动方向进行选择和识别。分析了电流偏置参数对DFB激光器光脉冲响应宽度的影响,验证了所采用的DFB激光器光脉冲宽度与高速运动方向识别之间的依存关系,并架构了基于DFB激光器的高速运动方向选择模块。对该模块进行实验测试,在正确识别前提下,分析了链路权值参数和电流偏置组合对模块适用速度范围的影响,结果表明,在马赫量级速度范围内,该模块对一维方向实现了有效识别。
光电子学 类脑光子 高速运动方向识别 分布式反馈激光器 光学学报
2020, 40(23): 2325001
相对于外腔半导体激光器,分布式反馈(Distributed Feedback Laser,DFB)激光器的温调率较高,为实现饱和吸收稳频,需要对激光器温度进行精密控制。分析了饱和吸收稳频系统的控温需求,基于MAX1978芯片设计了精密温控系统;利用恒流源对测温电桥电路进行了线性优化,利用遗传算法对模拟PID电路参数进行快速整定,系统最终实现0.2mK的控温稳定度,比同类设计的稳定度高1~2个数量级,解决了饱和吸收谱线明显晃动的问题,具有广阔的应用前景。
分布式反馈激光器 精密控温 遗传算法 饱和吸收稳频 DFB laser precise temperature control genetic algorithm MAX1978 MAX1978 saturated absorption frequency stabilization
1 西南科技大学 理学院, 绵阳 621010
2 西南科技大学 计算机科学与技术学院, 绵阳 621010
为了解决分布式反馈激光器的光发射次模块耦合封装中存在最大耦合效率局限的问题,采用楔形截顶光纤微透镜代替分立式透镜的直接耦合的方法, 得到斜面倾角0.6rad、耦合距离60μm、半宽度15μm的楔形截顶光纤端面模型。在此基础上与分立式和直接耦合进行对比, 讨论了纵向、横向和角度偏移误差。结果表明, 纵向耦合距离在-21.45μm~56.79μm, 角向耦合角度在-8.3°~8.5°, 耦合效率始终大于70%;结构整体容忍度较高, 耦合效率达84.40%。该研究可为下一代分布式反馈激光器的次发射模块耦合封装器件提供新的解决方案。
光通信 截顶楔形光纤微透镜 失配容忍度 分布式反馈激光器 直接耦合 optical communication truncated wedge-shaped fiber microlens mismatch tolerance distributed feedback laser direct coupling