基于单片微波集成电路技术设计了一款 S波段频率可调谐滤波器芯片, 该可调谐滤波器芯片采用信道化结构, 通过选择不同通道实现宽调谐比。其中每个通道采用多级放大器与无源滤波网络级联的形式提高该滤波电路的选择性, 通过在无源滤波网络引入变容二极管实现通道频率的连续调谐, 该结构可在滤波器具备较高选择性的前提下实现宽调谐比。采用 0.25 μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管 (PHEMT)工艺设计了一款 S波段双通道信道化可重构滤波器, 仿真结果表明, 在 0~3 V控制电压范围下, 该滤波器中心频率调谐范围为 2.5~4 GHz, 带宽变化范围为 420~650 MHz, 调谐比达到 60%, 滤波器芯片尺寸为 3 mm×3.1 mm。该设计为片上可重构射频滤波实现宽频率调谐比提供了一条技术途径。

基于直调光信号注入半导体激光器构建了宽调谐潜在可集成的光电振荡器（OEO），实现了9.73~21.30 GHz的调谐范围，且调谐过程中相位噪声始终小于-105 dBc/Hz@10 kHz。实验结构简单、紧凑。若将主、从激光器集成在同一芯片上，系统还可进一步小型化。若采用调制带宽更大的主激光器，OEO调谐范围还可进一步扩大。

基于光学超晶格的光参量振荡技术是产生2~5 μm中红外光源的有效途径,在大气环境监测、医疗诊断、精密光谱分析、光电对抗等领域具有重要的应用价值。针对小型化中红外激光器应用需求,开展了结构紧凑、高效率、宽调谐的纳秒光纤激光泵浦的周期极化掺镁铌酸锂光学超晶格(MgO∶PPLN)光参量振荡器(OPO)的研究。采用1.06 μm纳秒光纤激光泵浦多周期(29~31.6 μm)MgO∶PPLN晶体,结合周期和温度调谐,实现了闲频光2.37~4.01 μm连续调谐中红外激光输出。当泵浦功率为9.95 W时,2.37~3.75 μm平均输出功率均大于1.7 W,其中3.4 μm平均输出功率最大,相应的功率和光光转化效率分别为3.68 W和37%。重点讨论了在2.4、2.7、3.8和4.0 μm处的中红外激光输出特性,最大平均输出功率可分别达到2.87、2.45、1.87和1.22 W,相应的光光转化效率分别为17.2%、19.8%、11.2%和8.6%。本文的研究结果为小型化宽调谐中红外激光器的研发提供了重要的实验依据。

L波段取样光栅分布布拉格反射(SG-DBR)激光器在高速光通信与无源光网络中具有广泛的应用前景。本文以InGaAsP作为无源波导区材料, 从理论上分析了实现L波段宽调谐SG-DBR激光器所需的关键参数, 包括前后取样光栅的反射峰间隔、取样周期、占空比等。同时采用传输矩阵模型, 讨论了取样对数与前、后取样光栅反射特性的关系。最后得到了一组优化的SG-DBR激光器参数, 其对应的调谐范围达到47.6 nm。

成功实现了一款具有高输出功率和宽频率调谐范围的基波压控振荡器.其制作工艺为0.8 μm InP DHBT工艺, 晶体管的最大fT和fmax分别为170和250 GHz.电路核心部分采用了为高频应用改进的平衡式考毕兹拓扑, 在后面添加一级缓冲放大器来抑制负载牵引效应, 并提升了输出功率.DHBT的反偏CB结作为变容二极管来实现频率调谐.芯片测试结果表明, 压控振荡器的频率调谐范围为81~97.3 GHz, 相对带宽为183%.在调谐频率范围内最大输出功率为10.2 dBm, 输出功率起伏在3.5 dB以内.在该压控振荡器的最大调谐频率97.3 GHz处相位噪声为-88 dBc/Hz @1MHz.

为获得超宽可调谐光波长信号分束,在二维光子晶体结构中设计了基于微谐振器的光信号分离器;通过耦合模理论定性分析了不同设计情况下光信号分离器的工作性能;用时域有限差分方法研究了两输出端对称的光信号分离器的工作特性,通过调节5×5微型谐振器的结构和整体柱的相对介电常数,分别得到了29个和38个通带,信道波导提取峰值波长与通带宽度的范围分别为1310.0~1655.5 nm和2.0~7.4 nm;该结构具有宽调谐通频带、有效滤除噪声信号以及同一峰值波长光信号等功率分束的特性;提出的结构在粗波分解复用设计、光信号功率均分设计、光学设计集成化等领域具有潜在的应用价值。

报道了一种内腔光参量振荡器, 该器件通过改变多通道MgO∶PPLN极化晶体的极化周期和温度, 可以快速实现3.2~4.1 μm中红外参量光可调谐连续输出.采用1.064 μm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构, 考虑晶体热效应及宽范围调谐参量光振荡过程中光斑模式匹配, 通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析, 确定最佳腔型结构参数.基于该谐振腔结构, 实验研究了多周期MgO∶PPLN晶体的温度和极化周期对参量光波长的影响, 实验中克服了MgO∶PPLN晶体在3.8~4.1 μm中红外波段较为严重的本征吸收以及量子亏损导致的效率降低问题, 获得2.78~4.18 μm中红外激光连续调谐输出, 调谐范围达1.399 μm.在3.2 μm、3.5 μm、3.8 μm、4.1 μm四个典型波长下实现了参量光输出, 功率分别为1.72 W、1.39 W、0.79 W和0.442 W, 对应转化效率分别为7.17%、5.4%、3.1和1.84%.

利用自制的高功率连续单频1.06 μm激光器抽运基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的单共振光学参量振荡器(SRO), 实验产生了宽调谐高功率连续单频红外激光。通过控制改变PPLN晶体的极化周期和温度, 连续单频信号光和闲频光波长分别可从1.45 μm调谐到1.79 μm和从2.62 μm调谐到3.99 μm。当抽运功率为15.5 W时, 1.52 μm信号光和3.53 μm闲频光的最大输出功率分别为5.1 W和2.1 W, 光光转换效率达46.5%。当SRO自由运转时, 信号光和闲频光在4 h内实测的功率波动分别小于±2.77%和±2.79%, 同时信号光在4 h内实测的频率漂移小于±45 MHz。