基於半導體光放大器的光載微波信號頻譜分析基礎研究

《基於半導體光放大器的光載微波信號頻譜分析基礎研究》是依託電子科技大學,由張尚劍擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於半導體光放大器的光載微波信號頻譜分析基礎研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張尚劍

項目摘要

微波比光波頻率低3-5個數量級，電域寬頻微波對應光域窄帶光波，在光域實現微波信號的精細分析和處理是微波光子學領域的技術挑戰，具有重要的科學意義和套用價值。 本項目旨在提出一種面向高載頻大頻寬光載微波信號頻譜精細測量新方法，擬利用半導體光放大器雙平行泵浦四波混頻效應進行光域頻譜變換，全光下變頻到中頻，實現光載微波信號頻譜分析。首先將建立基於半導體光放大器非線性四波混頻超快理論模型，研究實現光域頻譜變換的基本途徑，其次研究利用半導體光放大器四波混頻效應實現光載微波信號精細頻譜分析的寬頻光學微波本振、高效頻譜變換、探測器頻響校準等關鍵技術及實現途徑，然後完成頻譜分析最佳工作性能的最佳化，探索集成光學解決方案。 研究方案具有創新性，研究內容涉及半導體超快光子學理論和光域頻譜變換基礎問題，研究結果將促進寬頻微波光子信號高解析度頻譜測量技術的發展，並為探索光載毫米波乃至太赫茲波的分析和處理奠定基礎。

結題摘要

本項目面向高載頻大頻寬光載微波信號頻譜精細分析，對基於半導體光放大器四波混頻光域頻譜變換所涉及的寬頻光學微波本振、高效頻譜變換、探測器頻響校準等關鍵技術進行了理論研究和實驗驗證。完善了半導體光放大器四波混頻效應中的帶間和帶內載流子動力學模型，發現量子點半導體光放大器的增益飽和主要是由光譜燒孔引起，其增益恢復時間屬於超快恢復過程；而體材料半導體光放大器的增益飽和主要還是超快的帶內載流子-載流子散射引起的總的載流子密度的減少，因此體材料SOA的增益恢復主要由載流子複合壽命決定，是慢恢復過程，研究結果為揭示半導體材料中寬頻微波與光波相互作用機理、解決微波信號光域頻譜變換中的共性問題提供了理論基礎。利用半導體光放大器級聯四波混頻效應實現了波長覆蓋1550nm波段、頻率步進12.5GHz、頻寬162.5GHz的可調式光學微波本振，實驗構建了光載微波的高效頻譜下變換，信號頻寬可達3.125Gb/s，頻譜解析度優於kHz。提出了外差譜映射方法，構造了極窄線寬、超高寬頻的光激勵源，對光電探測器的頻率回響進行測試，頻率分辨達到Hz量級，且無需校正光源的功率波動，真正實現高解析度的自參考測量，而且具有倍頻測試能力，這一測試方法為光探測器頻率回響提供了追溯基準。項目資助期間，發表SCI/EI論文37篇，其中SCI論文20篇、二區論文12篇，申請專利13項，其中授權6項，項目組成員在國際會議做特邀報告9次。