密集波分复用激光光源的无调制稳频技术分析

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1、万方数据密集波分复用激光光源的无调制穗频技术研究3．4Summary⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34Ref孤ces⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．Modula60n—fheFrequencyStabilizationfbrDWDM⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··364．1IIltrodu舐onofLabVIEW⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．2PrincipleofAcous

2、to．opticFrequencyShi衔ng⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．2．1Acousto．0pticFrequencyShimng⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．2．2Acousto．opticModulator(AOM)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．3StabilizingECDLFrequencytoMeth肌eAbso印tionLineat1．6pm⋯⋯⋯⋯⋯394．3．1TedlIliqueofAcoust0一opticF似lu饥cyS蚓越ng．

3、．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯394．3．2Di舀talPIDAlgorimm⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．，⋯⋯．．404．3．3Se郇aIldCon仃olPro黟锄⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．404．3．4EXperimentalResultsandDis邮sion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”434．4S1姗ma

4、y⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．45Ref．erences⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯465．SiImmaI了andoutIook⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．48PubHcatiOns⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49ParticipatedProjectsandPatents⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5uAcknowledgements．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51Ⅳ万方数据中文摘

6、要中文摘要密集波分复用(DWDM—DenseW打elengmDivisionMultipleXing)光纤传输技术是目前扩大光纤通信网络传输容量的有效技术之一，并已逐渐成为现代通信干线网的主体。随着DWDM技术的不断发展，相邻通道之间的波长差很小，为O．8m甚至更小。这就要求信号源具有频率稳定、线宽窄、较好的频率选择性以及较宽的波长调谐范围等特性。可调谐外腔半导体激光器的出现为这一问题的解决开辟了一条全新的途径。作为研究内容之一，本文详细讨论了外腔半导体激光器的基本理论，重点分析了光栅外腔半导体激光器

7、结构及其工作原理，指出了对激光器进行稳频的必要性。本文在详细论述了稳频原理的基础上，着重分析了现有的两大类稳频技术：波长调制稳频和无调制稳频，对几种主要的稳频方法做了讨论和比较，指出了波长调制稳频技术存在的频率抖动问题，以DW’DM实际应用为指导方向，提出了一种实用的无调制稳频方法，并重点分析了该系统的实验方案和实验结果。论文就以上内容分四章进行阐述。第一章为引言部分，首先介绍了密集波分复用系统的发展概况；接着简述了外腔半导体激光器作为DWDM系统光源的意义以其稳频技术；最后提出本论文的主要研究内容。

8、第二章首先从一般半导体激光器基本理论入手，介绍了半导体激光器模式振荡理论，包括速率方程的推导及模谱分析；最后在此基础上详细介绍了外腔半导体激光器结构及其工作原理。第三章首先从理论上分析了考察激光器稳定性的重要参数及稳频的理论数学模型；接着介绍了两类频率稳定技术：波长调制技术和无调制技术，并简要分析了几种主流的稳频方法。第四章以丌发一种适用于DWDM系统的无调制稳频技术为目的，首先简要介绍了LabVIEW平台及AOM原理，随后用声光偏频无调制技术将外腔半导体激光器稳定在了1．6378岬处。激光器稳定后，

9、频率起伏小于5．6MHz，稳定度在平均积分时间为16s时达到最小值5．75×10‘10，频率复现性在10{量级。本文主要的创新工作可概括为：实现了基于气体分子吸收线的半导体激光器无调制稳频，并且甲烷分子在1．6．1．7岬处有丰富的振转光谱，满足光纤通信中对激V万方数据密集波分复用激光光源的元调制稳频技术研究光器输出波长的要求，可应用于光纤通信中激光光源的频率锁定；更重要的是，无调制稳频方案有效的解决了由调制稳频引起的激光光束频率抖动和光强变化问题，使得用