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基于次谐波调制光注入半导体激光器获取窄线宽微波信号的实验研究

毛嵩 吴正茂 樊利 杨海波 赵茂戎 夏光琼

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基于次谐波调制光注入半导体激光器获取窄线宽微波信号的实验研究

毛嵩, 吴正茂, 樊利, 杨海波, 赵茂戎, 夏光琼

Acquiring narrow linewidth microwave signals based on an optical injection semiconductor laser under subharmonic microwave modulation

Mao Song, Wu Zheng-Mao, Fan Li, Yang Hai-Bo, Zhao Mao-Rong, Xia Guang-Qiong
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  • 实验研究了处于单周期振荡的光注入半导体激光器在频率等于单周期振荡频率一半的1/2次谐波调制下所产生的微波信号的特性. 实验结果显示: 在合适的注入条件下, 处于单周期(P1)振荡的光注入半导体激光器可输出频率可达26.5 GHz、光谱具有单边带结构的光生微波信号, 但微波信号的线宽比较宽(MHz量级); 通过采用频率为单周期振荡频率一半的次谐波信号调制光注入半导体激光器, 可将微波线宽从十几MHz 压缩到几十kHz. 进一步分析了次谐波调制信号的功率以及频率对微波信号的相位噪声的影响, 并在由次谐波调制信号的功率和频率构成的参数空间绘制出了能实现次谐波频率锁定的分布区域.
    The performances of microwave signals generated by an optically injected semiconductor laser operated at the period-one (P1) oscillation under 1/2 subharmonic microwave modulation, are investigated experimentally. The experimental results show that under suitable injection condition, the microwave signal output from an optically injected semiconductor operated at P1 oscillation can reach a frequency of 26.5 GHz limited to the experimental conditions and may have a single sideband optical spectrum structure, but the linewidth of the microwave signal is relatively wide (on the order of MHz). After adopting 1/2 subharmonic locking technique, the linewidth of the obtained microwave signal can be reduced from tens of MHz to tens of kHz. Furthermore, we analyze the influences of the power and frequency of the subharmonic microwave on the phase noise of the generated microwave signals, and further map the subharmonic microwave locking region in the parameter space of the power and frequency of the subharmonic microwave.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61178011, 61275116, 61475127)、重庆市自然科学基金(批准号: 2012jjB40011)和东南大学毫米波国家重点实验室开放课题(批准号: K201418)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61178011, 61275116, 61475127), the Natural Science Foundation of Chongqing City, China (Grant No. 2012jjB40011), and the Open Research Program of State Key Laboratory of Millimeter Waves of Southeast University, China (Grant No. K201418).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-26
  • 修回日期:  2014-07-01
  • 刊出日期:  2014-12-05

基于次谐波调制光注入半导体激光器获取窄线宽微波信号的实验研究

  • 1. 西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715;
  • 2. 东南大学, 毫米波国家重点实验室, 南京 210096
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61178011, 61275116, 61475127)、重庆市自然科学基金(批准号: 2012jjB40011)和东南大学毫米波国家重点实验室开放课题(批准号: K201418)资助的课题.

摘要: 实验研究了处于单周期振荡的光注入半导体激光器在频率等于单周期振荡频率一半的1/2次谐波调制下所产生的微波信号的特性. 实验结果显示: 在合适的注入条件下, 处于单周期(P1)振荡的光注入半导体激光器可输出频率可达26.5 GHz、光谱具有单边带结构的光生微波信号, 但微波信号的线宽比较宽(MHz量级); 通过采用频率为单周期振荡频率一半的次谐波信号调制光注入半导体激光器, 可将微波线宽从十几MHz 压缩到几十kHz. 进一步分析了次谐波调制信号的功率以及频率对微波信号的相位噪声的影响, 并在由次谐波调制信号的功率和频率构成的参数空间绘制出了能实现次谐波频率锁定的分布区域.

English Abstract

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