基於光注入半導體雷射器的高能效RoF技術研究

《基於光注入半導體雷射器的高能效RoF技術研究》是依託電子科技大學,由張雅麗擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於光注入半導體雷射器的高能效RoF技術研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張雅麗

項目摘要

作為通信系統中CO2排放大戶，無線接入網是實現高能效網路的關鍵，這意味著RoF（Radio-over-Fiber）技術作為一種具有優越性能的無線接入網方式，其發展也必然要經得起高能效的檢驗，因此，研究高能效RoF技術具有重要的科學意義和實用價值。本課題旨在研究基於光注入半導體雷射器豐富的非線性動力學行為實現高能效RoF技術中的關鍵技術，具體包括：（1）基於光注入半導體雷射器單周期振盪態的光生微波技術；（2）基於光注入技術的下行多業務信號的調製和基於波長再利用技術的上行信號調製技術；（3）利用單周期振盪態實現高效率調製格式轉換技術。該項目旨在基於分層綠色的設計理念，將寬頻綠色化貫穿到信號編碼、調製、傳輸、解調等各級信號處理層面，開展基於光注入半導體雷射器單周期振盪態的高能效RoF技術理論分析和實驗方面的研究，研究成果將促進和豐富光注入半導體雷射器在高能效RoF技術領域的套用和發展。

結題摘要

光載無線技術作為一種融合了光通信和無線通信優勢的無線接入網方式，在網路綠色化發展的倡導下，高能效是其發展的必然趨勢。針對實現高能效RoF技術面臨的光生微波和調製方式轉換等關鍵問題，本項目開展了基於光注入半導體雷射器豐富的非線性動力學行為實現高能效RoF技術的研究工作，重點對基於單周期振盪態的光生微波技術和調製方式轉換技術進行了基礎研究。建立了描述外界干擾下半導體雷射器動力學行為的速率方程模型，並基於該模型對光注入半導體雷射器豐富的非線性行為特性在時域、光域和頻域進行了研究。研究結果表明，改變主雷射器的輸出波長和輸出功率、從雷射器的偏置電流，半導體雷射器將按不同的路徑遍歷周期振盪態、混沌態、鎖定態等不同的非線性態：在正失諧情況下，從雷射器在較大的失諧頻率範圍內可以保持單周期振盪輸出狀態；而在負失諧時，從雷射器則容易處於多周期振盪或混沌等複雜的非線性輸出狀態，或者是被主雷射器注入鎖定。研究了基於光注入半導體雷射器單周期振盪的光生微波技術，並進行了光生微波的線寬窄化研究，理論和實驗結果表明：光生微波在較大範圍內頻率連續可調；光生微波的頻率隨注入強度係數的增大而線性增大，微波的輸出功率則保持相對穩定；微波頻率隨失諧頻率的增大而增大，在頻率正失諧的情況下，微波輸出功率隨失諧頻率變化保持相對穩定；增加從雷射器的偏置電流可以增大光生微波的頻率和功率；通過引入光反饋技術，可有效地窄化光生微波信號的線寬。研究了基於光注入半導體雷射器單周期振盪實現調製方式的轉換技術，理論和初步的實驗結果表明：利用單周期振盪近單邊帶調製譜的特點，可將主雷射器上的強度調製信息轉移到單周期振盪態上形成頻率調製，同時實現了全光調製方式轉換和光生微波。項目的研究結果對光注入半導體雷射器技術套用於高能效光載無線技術領域具有重要的參考價值，並將促進和豐富光注入技術在微波光子信號產生及處理領域的套用和發展。