dfb激光器高稳定宽带锁频方案设计和实现

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1、PROPOSALANDIMPLEMENTATIONOFAFREQUENCY-LOCKEDSCHEMEFORTWODISTRIBUTEDFEEDBACKLASERDIODESWITHHIGHSTABILITYANDWIDEBANDWIDTHAuthor:LiLeXunAdvisor:ChenJianPingSpecialty:ElectronicsandCommunicationEngineeringSchoolofElectronic,InformationandElectricalEngineeringShang

2、haiJiaoTongUniversityDecember,2012万方数据摘要第I页万方数据摘要第II页万方数据摘要DFB激光器的高稳定宽带锁频方案设计和实现摘要高精度时间频率传递技术是我国当前的重要课题之一，也是我国北斗导航系统中的核心技术之一。其中基于光纤的DWDM（密集型波分复用）双向时间传递方案因精度高、稳定性好等优点为许多人所关注。然而，由于授时两地激光器的输出频率受激光器驱动电路的注入电流和温度的影响较大，使得信号因光纤色散效应导致的传输时延差发生变化，影响授时精度。本文提出并实现了一种可用于两台半导

3、体分布反馈（DFB）激光器的高稳定宽带锁频方案，不仅可以用于DWDM光纤授时方案，也能够适用于光纤传感领域。本文的主要内容包括以下几个方面：（1）研究了半导体激光器的基本原理，详细分析了影响单个激光器驱动电路稳定性的因素。设计及实现了单个DFB激光器的驱动电路，并测试了其电流与温度的长期稳定性，实验结果显示该驱动电路的稳定性良好。在此基础上初步使用两个独立的驱动电路进行锁频可行性实验。（2）基于锁频可行性实验的结果分析了影响差频抖动的原因，对第IV页万方数据摘要锁频电路进行优化。搭建锁频反馈环路，编写LabVIEW

4、程序实现比例-积分-微分（PID）控制算法粗调和微调其中一台DFB激光器的温度和电流，最终实现两台激光器的光频差锁定。实验结果表明，在连续工作2小时内宽带锁频稳定度的均方根误差优于5MHz，接近理论极限。关键词：锁频；激光器驱动电路；PID算法；LabVIEW第V页万方数据目录ProposalandImplementationofaFrequency-LockedSchemeforTwoDistributedFeedbackLaserDiodeswithHighStabilityandWideBandwidthAB

5、STRACTRealizationofhigh-precisiontime-frequencytransfersystemhasbeenoneoftheimportanttopics.Alsoitisoneofthekeytechniquesinournation’sBeiDounavigationsystem.Atpresent,fiberbasedDWDM(DenseWavelengthDivisionMultiplexing)bi-directionaltime-tranferschemeduetoitshi

6、gh-precision,high-stabilityandstronganti-interferenceattractsquitealotofresearchattention.However,thelasers’outputfrequencystabilityisvulnerablyaffectedbytheaccuracyoftheirinjectioncurrentandtemperaturecontrolling.Besides,thesignaltransmissionforthefiberdisper

7、siveeffectinducesdifferentdispersivedelayresults.Thereforetherelativedriftbetweenthelaserswillresultintransmissiondelayvariance,whichaffectstheresultingtimedeliveringprecision.Thisthesisproposedandrealizedaschemetolockthefrequencydifferencebetweentwodistribute

8、dfeedback(DFB)laserdiodeswithhighstability.ItcanbeusednotonlyintheDWDMfibertimedeliveryschemebutalsoinfiber-opticsensingfield.Themaincontentincludesthefollowingaspects:(1)Thebasicp