2μm全光纖外差接收模擬實驗系統(tǒng)研究.pdf

1、2μm相干激光測風(fēng)雷達(dá)近年來國際上研究熱點之一。2μm波段激光處于大氣窗口，人眼安全，既有很好的大氣透過率，又有很好的后向散射，是理想的激光測風(fēng)雷達(dá)光源。在相干探測體制中，信號處理相對簡單可靠，但這些優(yōu)點均是建立在高穩(wěn)定高功率2μm激光器基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。本論文利用2μmInGaAs半導(dǎo)體激光器，通過高精度溫度和電流控制實現(xiàn)單縱模輸出，采用自聚焦透鏡將發(fā)散角為25°×50°的上述激光耦合到單模光纖，經(jīng)聲光移頻、在線衰減器、探測器等構(gòu)成2μm

2、全光纖外差接收機模擬實驗系統(tǒng)，研究確定最佳本振光功率，提高系統(tǒng)外差效率。
　　實驗確定了InGaAs半導(dǎo)體激光器輸出波長與工作電流和溫度的關(guān)系。InGaAs半導(dǎo)體激光器輸出波長隨溫度和工作電流增加而增加。在18°C時，小電流易出現(xiàn)波長湮沒現(xiàn)象，即不產(chǎn)生輸出波長；在20°C時，大工作電流易出現(xiàn)多?，F(xiàn)象。溫度需要控制在19°C時，最佳工作電流范圍為220mA-250mA之間，半導(dǎo)體激光器穩(wěn)定輸出單縱模，波長為2.106μm，束散角為2

3、5°×50°。
　　根據(jù)自聚焦透鏡傳播理論和半導(dǎo)體激光器光束角參數(shù)，利用ZEMAX軟件設(shè)計自聚焦透鏡最佳長度為7.7mm，實現(xiàn)了2μmInGaAs半導(dǎo)體激光器與單模光纖的耦合。耦合效率理論值約為23％。實驗測得其耦合效率約為10%，透鏡端面與光纖端面有平行錯位，透鏡耦合的光就很難進(jìn)入光纖，所以導(dǎo)致探測器接收光功率比較低。
　　理論討論了影響外差探測效率的主要因素。外差效率隨著空間準(zhǔn)直角失配和平行偏移量的增加會持續(xù)降低，當(dāng)空間

4、準(zhǔn)直角到達(dá)52.3mrad時，外差效率下降到0.2。本振光功率對外差效率影響也很大，對于溫度300K，負(fù)載電阻為50?的PIN硅光電二極管，其理論計算最佳本振光功率為0.5mW，對于內(nèi)阻1M?，負(fù)載電阻1M?的光導(dǎo)探測器，在恒壓偏置時其理論計算最佳本振光功率在2.3mW附近，恒流偏置時其理論計算最佳本振光功率在2.8mW附近。
　　初步建立2μm全光纖激光外差接收機模擬實驗系統(tǒng)，獲得穩(wěn)定的2μm半導(dǎo)體激光器100MHz外差中頻信號