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双光反馈短腔半导体激光器动力学特性分析
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作者 龚全 郭园园 +2 位作者 赵彤 孙粤辉 王云才 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第1期49-53,共5页
提出并数值验证了双光反馈短腔半导体激光器可以稳定产生宽带混沌信号。通过理论分析对比了单光反馈和双光反馈两种结构下,反馈系数对激光器动力学特性的影响,发现双光反馈结构的短腔半导体激光器在很大的参数范围内可以产生混沌信号。... 提出并数值验证了双光反馈短腔半导体激光器可以稳定产生宽带混沌信号。通过理论分析对比了单光反馈和双光反馈两种结构下,反馈系数对激光器动力学特性的影响,发现双光反馈结构的短腔半导体激光器在很大的参数范围内可以产生混沌信号。对激光器不同输出状态的信号特性进行分析,结果表明双光反馈结构的激光器经由倍周期路径演化为混沌状态。另外,研究了双腔的反馈系数对激光器输出信号带宽的影响,发现双光反馈结构的激光器产生混沌信号的带宽可达10 GHz以上,并且随着反馈系数增大而逐渐增加。 展开更多
关键词 半导体激光器 双光反馈 混沌 混合集成
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基于STM32的高精度恒温控制系统设计 被引量:28
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作者 黄琦 韩广源 +4 位作者 吴瑞东 刘毅 杨世强 张明江 张建忠 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第5期71-74,共4页
针对分布式光纤拉曼测温系统中定标光纤和雪崩光电二极管(APD)的温控要求,设计了一套基于STM32的高精度恒温控制系统。系统采用上下位机结构,上位机负责设定温度值和显示温度数据,下位机根据上位机的设定值利用PID算法对恒温箱的温度进... 针对分布式光纤拉曼测温系统中定标光纤和雪崩光电二极管(APD)的温控要求,设计了一套基于STM32的高精度恒温控制系统。系统采用上下位机结构,上位机负责设定温度值和显示温度数据,下位机根据上位机的设定值利用PID算法对恒温箱的温度进行控制。实验结果表明:在22℃的室温下,定标光纤温度稳定在(10±0.1)℃,APD温度稳定在(5±0.005)℃,上位机可准确反映温度的数值和变化趋势。整套恒温系统能够满足分布式光纤拉曼测温系统的温控要求。 展开更多
关键词 STM32 高精度 温度 STemwin PID算法
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动态噪声差分算法实现拉曼测温仪高精度检测 被引量:3
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作者 李云亭 张明江 +1 位作者 刘毅 张建忠 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期20-26,共7页
传统分布式光纤传感系统采用固定噪声基底计算散射光强度.但在分布式拉曼测温系统中,由于雪崩光电二极管(avalanche photo diode,APD)光接收机工作时的温度和偏压等因素会导致基底微小改变;而由于拉曼散射光远弱于瑞利散射光,在长距离... 传统分布式光纤传感系统采用固定噪声基底计算散射光强度.但在分布式拉曼测温系统中,由于雪崩光电二极管(avalanche photo diode,APD)光接收机工作时的温度和偏压等因素会导致基底微小改变;而由于拉曼散射光远弱于瑞利散射光,在长距离的温度解调时这个微小的改变对解调结果的影响尤为明显.为解决此问题,提出动态噪声差分算法的方法,即将菲涅尔反射峰后的基底噪声的平均值作为此散射光的动态噪声基底,实现对APD光接收机的噪声基底的动态测量.在拉曼自解调实验系统中,发现由于接收机工作时的温度和偏压等因素的微小改变导致光接收机的噪声基底存在6.62 m V的波动,且噪声基底波动导致测温精度随距离的上升而恶化;采用动态噪声基底的方法可消除噪声基底波动对测温结果的影响,将有效传感距离从3.0 km延长至11.5 km,同时在10.4 km处实现了0.61℃的测温不确定度和1.58℃的测温精确度,可为分布式拉曼传感长距离测量提供参考. 展开更多
关键词 非线性光学 拉曼散射 分布式光纤温度传感 光接收机 动态噪声差分算法 拉曼自解调
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混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感 被引量:1
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作者 马喆 张明江 +2 位作者 刘慧 刘毅 王云才 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期586-593,共8页
提出一种基于混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感方法.采用相干长度为88.53 cm的混沌激光作为光源,结合相干域反射技术,利用可变光延迟线调节参考光光程,通过检测传感光纤不同位置的混沌布里渊散射光与参考光的干涉信号,获知整条... 提出一种基于混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感方法.采用相干长度为88.53 cm的混沌激光作为光源,结合相干域反射技术,利用可变光延迟线调节参考光光程,通过检测传感光纤不同位置的混沌布里渊散射光与参考光的干涉信号,获知整条光纤的温度信息分布.搭建实验系统,研究了注入光功率与偏振态对混沌激光布里渊散射光的特性影响.实验研究待测光纤中固定点的布里渊频移随温度的变化情况,获得1.27℃/MHz的温度系数.在长度为155 m的普通单模光纤上实现空间分辨率为1.2 m的分布式光纤温度传感测量. 展开更多
关键词 光纤光学 分布式光纤传感 温度测量 光相干法 混沌激光 布里渊散射
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一种提取光反馈混沌激光器时延信息的谱分析方法 被引量:1
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作者 郭园园 武媛 王云才 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期624-628,共5页
鉴于时延信息严重威胁着混沌通信的保密性,提出了一种利用频谱仪直接确定激光器时延信息的新方法。通过记录和观察信号的频谱,发现其频谱受到了时延信息的调制;进一步对频谱作逆傅里叶变换,即可直接获取光反馈混沌激光器的时延信息。实... 鉴于时延信息严重威胁着混沌通信的保密性,提出了一种利用频谱仪直接确定激光器时延信息的新方法。通过记录和观察信号的频谱,发现其频谱受到了时延信息的调制;进一步对频谱作逆傅里叶变换,即可直接获取光反馈混沌激光器的时延信息。实验中对腔长L=11.02m的单反馈和腔长近似相等(L1=11.02m,L2=11.25m)或腔长成整数比(L1=11.02m,L2=22.03m)的双反馈情形进行了研究。分析结果表明:在两外腔长度近似相等的情况下,2个外腔长度信息不能被隐藏;当反馈外腔长度成整数比时可以从频谱中提取出半导体激光器的反馈延迟时间。 展开更多
关键词 混沌 光反馈 时间延迟
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掺铒环形光纤激光器中暗孤子族的演化
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作者 杨玲珍 岳宝花 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS 北大核心 2013年第6期598-602,共5页
基于非线性耦合薛定谔方程和非线性偏转锁模技术,理论研究掺铒光纤环形激光器产生暗孤子族的演化规律.结果表明,当小信号增益保持不变,环形光纤激光器的锁模透过率函数影响构成暗孤子族中暗孤子数目,暗孤子族中暗孤子的数目与暗孤子受... 基于非线性耦合薛定谔方程和非线性偏转锁模技术,理论研究掺铒光纤环形激光器产生暗孤子族的演化规律.结果表明,当小信号增益保持不变,环形光纤激光器的锁模透过率函数影响构成暗孤子族中暗孤子数目,暗孤子族中暗孤子的数目与暗孤子受到扰动时色散波的不同强度与损耗分布不同有关.由自相位调制和互相位调制产生的非线性相移导致的相同频率不同相位的光波发生相长和相消干涉,这种干涉的结果导致暗孤子族光谱旁瓣的产生. 展开更多
关键词 光纤激光器 暗孤子 非线性偏转 铒光纤 锁模 自相位调制 互相位调制 非线性薛定谔方程
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基于高斯白噪声调制的布里渊光相干反射温度传感器 被引量:1
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作者 柴晶 张明江 +3 位作者 刘毅 张永宁 刘慧 李云亭 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期94-98,共5页
根据光纤布里渊频移量随温度变化的特性,提出一种基于布里渊光相干反射技术的分布式光纤温度传感器.利用噪声信号的无周期特性,采用高斯白噪声信号对系统的光源进行电流调制,克服了现有布里渊光相干反射技术无法同时兼顾传感距离和空间... 根据光纤布里渊频移量随温度变化的特性,提出一种基于布里渊光相干反射技术的分布式光纤温度传感器.利用噪声信号的无周期特性,采用高斯白噪声信号对系统的光源进行电流调制,克服了现有布里渊光相干反射技术无法同时兼顾传感距离和空间分辨率的问题.实验研究表明,该传感器在253m的普通单模光纤上实现了分布式温度测量,获得了54.6cm的空间分辨率和±1.07℃的温度测量准确度. 展开更多
关键词 光纤传感器 布里渊散射 高斯噪声 调制 温度传感
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激光线宽对光纤受激布里渊散射阈值的影响
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作者 张永宁 张明江 +3 位作者 刘毅 张建忠 刘慧 王云才 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期89-95,共7页
理论分析了线宽对受激布里渊散射阈值的影响,使用噪声信号直接调制分布反馈半导体激光器构成可调线宽激光光源,搭建了受激布里渊散射阈值测量系统.结果表明,可调线宽激光的频谱与所使用的噪声信号的频谱类似,光谱与分布反馈半导体激光... 理论分析了线宽对受激布里渊散射阈值的影响,使用噪声信号直接调制分布反馈半导体激光器构成可调线宽激光光源,搭建了受激布里渊散射阈值测量系统.结果表明,可调线宽激光的频谱与所使用的噪声信号的频谱类似,光谱与分布反馈半导体激光器输出光的光谱相比明显展宽.当可调线宽激光光源使用400 m V噪声信号进行调制时,长度为900 m单模光纤的受激布里渊散射阈值为616 m W,与使用DFB激光器测量的106 m W阈值相比,提高了7.6 d B.因此,可调线宽激光光源可以提高光纤的受激布里渊散射阈值,增加长距离光纤通信和光载电能传输系统中的光功率. 展开更多
关键词 光纤非线性效应 受激布里渊散射 噪声调制 可调线宽激光光源 光纤通信 光载电能传输
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面向混沌激光器的高精度温控与驱动电路设计 被引量:4
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作者 杨帅军 张建忠 +7 位作者 刘毅 赵彤 乔丽君 于小雨 孟洁 徐红春 余向红 张明江 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期516-522,共7页
为实现对混沌激光器温度与注入电流的高精度调节与控制,设计并制作了一套面向混沌激光器的高精度温控与直流驱动电路系统.该系统主要包括温度控制模块、直流驱动模块及上位机控制模块3部分.温度控制模块采用高控温精度的ADN8830作为主... 为实现对混沌激光器温度与注入电流的高精度调节与控制,设计并制作了一套面向混沌激光器的高精度温控与直流驱动电路系统.该系统主要包括温度控制模块、直流驱动模块及上位机控制模块3部分.温度控制模块采用高控温精度的ADN8830作为主控芯片,通过设计温度补偿网络和功率放大电路,构成完整的闭环温度控制结构.直流驱动控制模块采用ADN2830作为主控芯片,结合高精度数字电位计设计串联和并联电阻电路,实现对激光器注入电流的精确控制.上位机控制模块采用串口通信方式实现对电路系统的整体控制,并利用LabVIEW语言开发了上位机自动控制系统.实验验证,电路系统温度控制精度可达0. 01℃,电流控制精度可达0. 01 mA,完全满足混沌激光器稳定运行的要求. 展开更多
关键词 非线性光学 混沌激光器 高精度控制 温度控制模块 直流驱动模块 上位机控制模块
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热电制冷器不同的混沌激光器驱动电路设计 被引量:3
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作者 于小雨 王兴 +3 位作者 张建忠 张明江 乔丽君 王涛 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期544-550,共7页
在前期设计电路的基础上,对具有不同型号热电制冷器(thermoelectric cooler,TEC)混沌激光器的温度和驱动电流控制电路进行优化,实现对不同型号TEC混沌激光器的温度及电流的有效控制,输出到TEC端的最大电压调节范围为0~3.3 V,输出电流稳... 在前期设计电路的基础上,对具有不同型号热电制冷器(thermoelectric cooler,TEC)混沌激光器的温度和驱动电流控制电路进行优化,实现对不同型号TEC混沌激光器的温度及电流的有效控制,输出到TEC端的最大电压调节范围为0~3.3 V,输出电流稳定度在0.02%以内,输出波长波动稳定在9 pm以内.与Newport驱动源相比,本设计将光发射次模块激光器输出波长的归一化均方差从0.004 4降至0.002 0,控制稳定性得到明显提高. 展开更多
关键词 非线性光学 不同型号热电制冷器 温度控制 电流稳定度 TEC端最大电压 输出波长
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基于ADN8810和ADN8835的混沌激光器驱动及温控电路设计 被引量:3
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作者 王兴 续文敏 +3 位作者 张建忠 张明江 乔丽君 王涛 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期408-416,共9页
为获得对混沌激光器的高稳定性驱动电流,实现对混沌激光器驱动电流与温度的高精度调节,基于ADN8810和ADN8835芯片设计一种混沌激光器驱动及温控电路.电路可输出驱动电流0~80 mA,满足最小调节精度0.01 mA线性可调的驱动能力;可在0.5~4.5 ... 为获得对混沌激光器的高稳定性驱动电流,实现对混沌激光器驱动电流与温度的高精度调节,基于ADN8810和ADN8835芯片设计一种混沌激光器驱动及温控电路.电路可输出驱动电流0~80 mA,满足最小调节精度0.01 mA线性可调的驱动能力;可在0.5~4.5 V调节半导体制冷器(thermoelectric cooler,TEC)端最大电压值以适应具有不同TEC的激光器;在0.5~4.3 A调节TEC最大电流值以保护激光器.实验结果证明,本电路输出的驱动电流稳定度优于0.007%,2 h内激光器的温度最大波动为0.17℃.能够满足混沌激光器的需求. 展开更多
关键词 非线性光学 混沌激光器 电流稳定度 ADN8810芯片 ADN8835芯片 温度控制
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3段式集成DFB激光器微波信号仿真
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作者 孟洁 乔丽君 +2 位作者 张明江 张建忠 王涛 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期459-465,共7页
为研究集成激光器生成微波信号特性,基于光注入法设计面向微波信号生成的3段式单片集成分布反馈二极管激光器(distributed feedback laser diode,DFB-LD).基于麦克斯韦-布洛赫模型,构建DFB-LD的行波速率方程组,并搭建基于多段式单片集... 为研究集成激光器生成微波信号特性,基于光注入法设计面向微波信号生成的3段式单片集成分布反馈二极管激光器(distributed feedback laser diode,DFB-LD).基于麦克斯韦-布洛赫模型,构建DFB-LD的行波速率方程组,并搭建基于多段式单片集成激光器的仿真系统,研究3段式生成微波的时序、光谱及频谱特性,分析激光器偏置电流、波导偏置电流及波导失谐量对微波信号特性的影响.仿真结果表明,频谱在激光器偏置电流达到阈值电流的6倍时不再存在拍频分量,微波频率随着波导偏置电流的增大基本保持不变,通过调节波导失谐量可对微波信号实现14.29 GHz的调谐范围.研究结果为集成半导体器件产生微波信号提供新思路和方法. 展开更多
关键词 非线性光学 多段式半导体激光器 单片集成 麦克斯韦-布洛赫方程 行波速率方程 光互注入 微波信号
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