基于fp-ld自注入锁定的快速可调谐激光器的研究

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1、基于FP-LD自注入锁定的快速可调谐激光器的研究StudyonRapidlyWavelengthTunableLaserBasedonSelf-InjectionlockingFabry-PerotLaserDiode学科专业：信息与通信工程研究生：薛纪强指导教师：于晋龙教授天津大学电子信息工程学院学院二零一五年十二月摘要在光波分复用（WDM）网络中，直接波长维度上的分组颗粒交换可以降低目前间接光电光交换方式的复杂度并极大地降低能耗，对于光网络的可持续发展具有重要意义。直接波长维度上的光分组交换的技术难点是波长

2、快速可调谐的波长变换技术，而快速波长可调谐可调谐激光器是其关键技术。目前采用电光调谐方式的半导体波长可调谐激光器，理论能达到ns量级，但需要多个控制变量精密配合，导致了控制系统的复杂度较高。针对此，本论文提出一种单个控制变量的快速可调谐激光器方案。它利用电流调谐法布里-珀罗激光器（FP-LD）纵模波长，经过固定的梳状滤波器滤波后，重新自注入锁定FP-LD，实现单模运转。我们对FP-LD的基本特性和法布里珀罗（FP）标准具的透射谱特性做了研究，利用matlab仿真了不同自由光谱范围（FSR）和精细度（f）对滤波效

3、果的影响，从而确定了标准具的参数和激光器驱动的优化设计准则。在此基础上，我们采用比例积分微分（PID）算法设计了FP-LD和FP标准具的温度控制系统，采用高速数字模拟转换器和电压缓冲器构建高速电流调谐系统。温度控制系统精度高于0.1摄氏度，电流调谐系统波形建立时间小于30ns。快速可调谐激光器样机组装完成后，我们对可调谐激光器的静态性能和动态性能进行了测试。快速可调谐激光器可稳定输出20组波长满足ITU标准的激光，波长间切换的动态时间约为30ns。关键词：光网络可调谐激光器法布里珀罗激光器FP标准具PIDD/A

4、转换器ABSTRACTPacketswitchingdirectlyonthewavelengthoftheopticalnetworkbasedonwavelengthdivisionandmultiplexingcanreducetheenergyconsumptionoftheindirectlypacketswitchingthroughoptical-electrical-optical,whichhasasignificanceforsustainabledevelopmentofopticalne

5、twork.Thetechnicaldifficultyofpacketswitchingdirectlyonthewavelengthishowtorealizetunablewavelengthconversion,andrapidlywavelengthtunablelasersareitskeytechnology.Electro-optictuningofsemiconductorwavelengthtunablelaserhasatheoreticaltuningrateuptoseveralnan

6、osecond.However,wehaveachievewavelengthtuningthroughmultiplevariables,whichresultsinhighcomplexityofthecontrolsystem.Hereanovalschemeofrapidlywavelengthtunablelaserbasedonself-injectionlockingofFPlaserisproposedwhichonlyonesinglecontrolvolume.Itusescurrentto

7、tunethewavelengthofFP-LDlongitudinalmode.Thelaserthroughcombfilterisinjectedbacktoself-lockFPlasertoachievesinglemodeoperation.WestudiedthebasiccharacteristicsofFPlaserandthetransmissionspectrumcharacteristicsofF-PEtalons.ThenwesimulatedhowFSRandFineeseofF-P

8、Etalonsusedinsysteminfluencetheeffectofcombfiltering.Asaresult,wedecidetheprincipleofhowtochooseFSRandFineese.Simultaneously,wedesignedthetemperaturecontrollingsystemofFP-LDandFPEtalonwithPIDalg