Author Affiliations
Abstract
1 Engineering Research Center of Precision Photonics Integration and System Application, Ministry of Education & Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, Ministry of Education & National Laboratory of Solid State Microstructures & College of Engineering and Applied Sciences & Institute of Optical Communication Engineering & Nanjing University-Tongding Joint Lab for Large-Scale Photonic Integrated Circuits, Nanjing University, Nanjing 210023, China
2 College of Electronics and Optical Engineering and College of Flexible Electronics, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 The 41st Research Institute of China Electronics Technology Group Corp, Qingdao 266000, China
The stable long-distance transmission of radio-frequency (RF) signals holds significant importance from various aspects, including the comparison of optical frequency standards, remote monitoring and control, scientific research and experiments, and RF spectrum management. We demonstrate a scheme where an ultrastable frequency signal was transmitted over a 50 km coiled fiber. The optical RF signal is generated using a two-section distributed feedback (DFB) laser for direct modulation based on the reconstruction equivalent chirp (REC) technique. The 3-dB modulation bandwidth of the two-section DFB laser is 18 GHz and the residual phase noise of -122.87 dBc/Hz is achieved at 10-Hz offset frequency. We report a short-term stability of 1.62×10-14 at an average time of 1 s and a long-term stability of 6.55×10-18 at the measurement time of 62,000 s when applying current to the front section of the DFB laser. By applying power to both sections, the stability of the system improves to 4.42×10-18 within a testing period of 56,737 s. Despite applying temperature variations to the transmission link, long-term stability of 8.63×10-18 at 23.9 h can still be achieved.
frequency dissemination two-section DFB laser phase stability 
Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 013903
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electronic and Optical Engineering and College of Flexible Electronics (Future Technology), Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
2 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210023, China
3 College of Communications Engineering, PLA Army Engineering University, Nanjing 210007, China
Modulation bandwidth enhancement in a directly modulated two-section distributed feedback (TS-DFB) laser based on a detuned loading effect is investigated and experimentally demonstrated. The results show that the 3-dB bandwidth of the TS-DFB laser is increased to 17.6 GHz and that chirp parameter can be reduced to 2.24. Compared to the absence of a detuned loading effect, there is a 4.6 GHz increase and a 2.45 reduction, respectively. After transmitting a 10 Gb/s non-return-to-zero (NRZ) signal through a 5-km fiber, the modulation eye diagram still achieves a large opening. Eight-channel laser arrays with precise wavelength spacing are fabricated. Each TS-DFB laser in the array has side mode suppression ratios (SMSR) > 49.093 dB and the maximum wavelength residual < 0.316 nm.
distributed feedback (DFB) laser detuned loading effect direct modulation 
Journal of Semiconductors
2023, 44(11): 112301
作者单位
摘要
上海电力大学 电子与信息工程学院, 上海 201306
电力设备的局部放电监测是发现设备的绝缘缺陷、维护电网安全运行的重要手段。文章基于分布反馈(DFB)激光器线宽窄、噪声低、相干长度长等优点, 设计了一种用于局部放电监测的振动传感系统。系统采用粘接在悬臂梁上的DFB激光器作为传感头, 利用光纤迈克尔逊干涉仪将DFB激光器波长变化转换为干涉仪的输出光强变化, 采用相位生成载波(PGC)算法进行局部放电信号解调。设计并仿真分析了悬臂梁的振动响应特性, 得到其一阶谐振频率为876Hz。研究了迈克尔逊干涉仪臂长差与系统灵敏度的关系。实验选取脉冲点火器作为局部放电源进行放电检测, 验证了系统用于局部放电检测的可行性。结果表明, 该系统能够检测到800~900Hz放电信号, 灵敏度可达-74.67dB re rad/Pa。
局部放电 DFB激光器 光纤迈克尔逊干涉仪 PGC解调算法 partial discharge DFB laser fiber optic Michelson interferometer PGC demodulation algorithm 
半导体光电
2023, 44(2): 299
作者单位
摘要
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
在远距离相干测量系统中,分布反馈式半导体激光器(DFB-LD)以其直接高速调制特性、低成本、可批量生产等优势成为精密遥测系统的核心光源,因此对DFB-LD的窄线宽和短时频率稳定性提出了更高的要求。为了实现DFB-LD的频率稳定,通过边频锁定与光电反馈回路的方法将激光频率锁定在H13C14N气体吸收谱线1548.956 nm的一侧。将光电探测模块、后续误差信号生成与处理模块和激光器驱动模块集成在一块模拟电路板上,从而有效地降低了系统的噪声;使用除法器代替减法器来产生鉴频信号,大大提高了系统灵敏度和稳频精度;通过这两项技术的改进,将DFB-LD的秒级频率稳定度提高了两个数量级,从稳频前的秒级频率稳定度3.67 × 10−8提高到稳频后的秒级频率稳定度2.34×10−10。实验结果表明,该DFB-LD稳频方案具有高的稳频精度,且系统结构简单、体积小、可批量生产,适合于无人机机载应用场景,是远距离相干测量系统的理想光源。
稳频技术 DFB激光器 模拟电路 光电反馈 frequency stabilization technology DFB laser analog circuit photoelectric feedback 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210435
作者单位
摘要
1 河南仕佳光子科技股份有限公司, 河南 鹤壁 458030
2 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
为了应对共封装光学(CPO)系统对硅光外置光源提出的高功率、低噪声、低功耗等要求, 设计了一种波长在1310nm附近的AlGaInAs多量子阱(MQW)高功率连续波(CW)分布反馈(DFB)激光器芯片。通过在有源层MQW的下方插入一层InGaAsP远场减小层, 实现光模场向n型包层下移, 减小远场发散角的同时降低了量子阱区的光限制因子和整体的光吸收损耗, 制作的激光器可以实现高斜率效率、非致冷高温高功率工作。测试结果显示, 该激光器在25℃下, 阈值电流为20mA, 斜率效率为0.46W/A, 输出功率为173mW@400mA; 当注入电流为300mA时, 激光器的水平和竖直发散角分别是15.2°和19.1°, 边模抑制比大于55dB, 洛伦兹线宽小于600kHz, 相对强度噪声(RIN)小于-155dB/Hz; 在85℃高温下, 激光器阈值电流为32mA, 输出功率达到112mW@400mA。
共封装光学 连续波 多量子阱 分布反馈激光器 co-packaged optics (CPO) continuous wave (CW) multiple quantum well (MQW) AlGaInAs AlGaInAs distributed feedback (DFB) laser 
半导体光电
2022, 43(2): 267
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院,长春 130022
采用窄线宽、边模抑制高的DFB激光器研制一套开放型TDLAS波长调制技术气体检测装置。选取2 004 nm处CO2分子吸收峰作为吸收谱线,采用锁相放大器进行调制、解调后的二次谐波信号幅值检测气体浓度大小。设计基于开放环境中的Herriott型气体吸收池,使用ZEMAX非序列模式进行吸收池仿真,光线追迹后理论光程可达到1 350 mm,实际光程由50 mm增加到300 mm,检测浓度下限数值由原先的1 300 ppmv降低到214.28 ppmv,有效提高了系统的检测下限能力。配置不同浓度的CO2气体检测,得到二次谐波信号幅值与浓度之间呈现很好的线性关系,其拟合系数为0.998 39,可通过拟合直线方程计算得出待测气体的浓度。配置300 ppmv的CO2进行Allan方差分析,积分时间到101.6 s时,Allan方差处于平稳状态,检测系统的灵敏度为1.512×10-5。检测结果表明检测装置实现了对CO2气体浓度准确测量。该装置可进行结核分枝杆菌呼吸产生的CO2气体浓度进行检测,为肺结核病诊断提供依据。
TDLAS-WMS 谐波信号 痕量气体检测 DFB激光器 CO2 TDLAS-WMS Harmonic signal Trace gas detection DFB laser CO2 
光子学报
2022, 51(2): 0230001
Author Affiliations
Abstract
1 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Photonics Information Technology Laboratory, Institute of Communication Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China
We demonstrate a high-resolution frequency-modulated continuous-wave dual-frequency LIDAR system based on a monolithic integrated two-section (TS) distributed feedback (DFB) laser. In order to achieve phase locking of the two lasers in the TS-DFB laser, the sideband optical injection locking technique is employed. A high-quality linear frequency-modulated signal is achieved from the TS-DFB laser. Utilizing the proposed LIDAR system, the distance and velocity of a target can be measured accurately. The maximum relative errors of distance and velocity measurement are 1.6% and 3.18%, respectively.
dual-frequency LIDAR integrated two-section DFB laser frequency-modulated continuous wave linear frequency modulation 
Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 111402
作者单位
摘要
北京大学 信息科学技术学院, 北京 100871
相对于外腔半导体激光器,分布式反馈(Distributed Feedback Laser,DFB)激光器的温调率较高,为实现饱和吸收稳频,需要对激光器温度进行精密控制。分析了饱和吸收稳频系统的控温需求,基于MAX1978芯片设计了精密温控系统;利用恒流源对测温电桥电路进行了线性优化,利用遗传算法对模拟PID电路参数进行快速整定,系统最终实现0.2mK的控温稳定度,比同类设计的稳定度高1~2个数量级,解决了饱和吸收谱线明显晃动的问题,具有广阔的应用前景。
分布式反馈激光器 精密控温 遗传算法 饱和吸收稳频 DFB laser precise temperature control genetic algorithm MAX1978 MAX1978 saturated absorption frequency stabilization 
半导体光电
2020, 41(4): 560
作者单位
摘要
陆军工程大学军械士官学校, 湖北 武汉 430075
提出了一种DFB激光器传感信号解调方案。该方案以非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪为基本解调元件, 将DFB激光器波长的变化转换为干涉仪输出光强的变化, 并通过对干涉仪输出特性的分析, 设计了解调电路系统和偏振控制系统。解调电路系统在干涉仪可见度不为“0”的前提下, 输出信号不受可见度变化影响;偏振控制系统通过控制干涉仪输入光偏振态, 确保可见度远离“0”。该方案避免了干涉仪可见度波动对解调信号的影响, 获得对传感信号的线性输出。
DFB激光器 传感器 Mach-Zehnder干涉仪 偏振光 偏振控制器 DFB laser sensor Mach-Zehnder interferometer polarized light polarization controller 
光学与光电技术
2019, 17(5): 42
赵慢 1,2孙瑜 1,3刘丰满 1,3薛海韵 1,3曹立强 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院微电子研究所 三维集成与系统封装中心,北京 100029
2 中国科学院大学,北京 100049
3 华进半导体封装先导技术研发中心,江苏 无锡 214135
为了提高分布式反馈(DFB)激光器与光纤的耦合容差和耦合效率,文章对DFB激光器与单模光纤的耦合特性进行了理论分析,提出了一种激光器与无源光纤的双透镜耦合系统。采用光线追迹软件仿真了该双透镜系统的耦合效率及容差。传统的硅或氮化铝(AlN)光学耦合平台需要集成到激光驱动电路的有机基板上,文章直接采用有机基板作为光学耦合平台,省去了集成到有机基板的步骤,使组装更方便,集成更简单。对该结构进行应力分析,仿真了BT有机材料、AlN陶瓷材料以及FR4的有机材料分别作为基板材料在最高工作温度下产生的翘曲。根据仿真结果制作了此双透镜系统,并进行了测试。测试结果显示该系统的耦合损耗为4.9 dB,表明此结构可为DFB激光器与单模光纤的耦合提供参考依据。
分布式反馈激光器 单模光纤 耦合效率 有机基板 双透镜 DFB laser single mode fiber coupling efficiency organic substrate dual lens 
光通信研究
2019, 45(4): 40

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