蘇州納米所梁偉團(tuán)隊(duì)在雙激光自注入鎖定的低相噪微波源領(lǐng)域取得新進(jìn)展
小型化的低相噪微波源可在6G移動(dòng)通信、自動(dòng)駕駛雷達(dá)、無(wú)損檢測(cè)、實(shí)時(shí)成像和生物傳感等應(yīng)用中發(fā)揮關(guān)鍵作用,低相位噪聲有助于降低誤碼率、提高正交調(diào)制性能和增加雷達(dá)/成像保真度。基于雙激光二極管鎖頻的光生微波方案可利用共模抑制(CMR)顯著降低相噪,近年來(lái)愈發(fā)受到重視。但是傳統(tǒng)的電反饋鎖頻方案會(huì)引入復(fù)雜的主動(dòng)伺服控制系統(tǒng),通常將附加10-2 m3量級(jí)體積。基于光反饋的自注入鎖定(SIL)則無(wú)需任何電反饋裝置,結(jié)構(gòu)和控制都很簡(jiǎn)單,可大幅簡(jiǎn)化系統(tǒng)。且SIL的噪聲抑制帶寬較高,高頻偏噪聲優(yōu)于電反饋。
中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所梁偉研究員團(tuán)隊(duì),近期與秦華研究員團(tuán)隊(duì)、宋賀倫研究員團(tuán)隊(duì)密切合作,共同研發(fā)了雙激光自注入鎖定的低相噪微波源。所用雙激光SIL系統(tǒng)的封裝體積小于67×10-6 m3,其中兩個(gè)正交偏振的1549 nm分布式反饋(DFB)激光芯片在單個(gè)法布里珀羅(FP)微腔內(nèi)同時(shí)進(jìn)行SIL,此FP微腔具有1.53×109品質(zhì)因子和12 mm長(zhǎng)度。通過(guò)相鄰FP縱模雙激光拍頻獲得了-114 dBc/Hz@10 kHz的12.5 GHz微波相噪,比單獨(dú)DFB激光相噪下降26 dB。推算百縱模間隔的1.25 THz拍頻相噪將保持同一水平,未來(lái)結(jié)合光梳分頻有望產(chǎn)生-156 dBc/Hz@10 kHz相噪的10 GHz微波。上述雙激光SIL設(shè)計(jì)憑借CMR效應(yīng)獲得了低相噪,并免除了繁瑣的電反饋裝置,有望推動(dòng)低相噪微波及THz源的小型化便攜式部署。

圖1. 雙激光SIL系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2. 兩束獨(dú)立的DFB激光和雙激光拍頻信號(hào)的相位噪聲
上述研究成果以《雙激光自注入鎖定的低相噪微波源》為題發(fā)表在《中國(guó)激光》上,論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所博士后張佳樂(lè),通訊作者為梁偉研究員。
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