- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
基于自模式锁定多模激光器的射频频率合成器
摘要： 低噪声本振在现代通信系统中至关重要。本文报道采用对称多模多段半导体激光器对构建芯片级射频合成器的稳定解决方案，以实现有限尺寸下的高性能。该对称激光结构利用共享分布布拉格反射镜（DBR）及外反馈电路辅助的相向激光输出实现自模式锁定。当采用5个锁定模式在26.4 GHz进行模间运行时，在10 kHz频偏处获得的相位噪声性能为-92 dBc/Hz，较自由运行状态改善57 dB。此外，基于该模式锁定系统通过电流调谐实现了11-13 GHz频段的射频合成器。对应激光器对拍频输出的相位噪声在11-13 GHz载波频率10 kHz频偏处达到-100 dBc/Hz，较未模式锁定状态下同频段拍频输出的相位噪声改善58 dB。
关键词： 时序抖动、EAM（电吸收调制器）、PM（相位调制器）、锁模、相位噪声、SOA（半导体光放大器）、自锁模、DBR（分布布拉格反射镜）、频率合成器、多模半导体激光器、模间振荡
更新于2025-09-16 10:30:52
-
[2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 直接生长在硅上的1310纳米单片无源锁模量子点激光器的脉冲时序与振幅稳定性
摘要： 直接在硅衬底上生长、发射波长为1310纳米的被动锁模（PML）InAs/InGaAs量子点（QD）激光器，是高速大容量通信应用中极具前景的光源。为克服硅的低发光效率问题，量子点直接在硅上生长[1]。其超快载流子动力学特性、宽带增益谱以及易于饱和的增益与吸收特性，使得近期研究成功实现了超短光脉冲的产生[2]。该量子点激光器外延层采用固态源分子束外延技术，在带有45纳米磷化镓缓冲层的轴向（001）硅衬底上完成生长[3]。本文实验研究了由五叠层InAs/InGaAs量子点阱结构组成的被动锁模量子点激光器的脉冲序列稳定性。激光器总长度设计为4.5毫米，其中可饱和吸收区占比18%，增益区与吸收区间距为10微米。该激光器以9.4吉赫兹重复频率（RR）发射光脉冲序列。图1a展示了脉冲间时序抖动（TJ）σpt p = 0.5 [4]，其中Δν为射频（RF）谱线宽，ν0为重复频率。时序抖动通过时序相位噪声（TPN）功率谱密度（PSD）[5]随吸收区反向偏压及增益电流的变化计算得出。在多数偏置条件下可观测到约100飞秒至200飞秒的低时序抖动值。在脉冲宽度低于5皮秒的最短脉冲区间（略高于激射阈值且增益电流低于120毫安），获得极低时序抖动值（紫色编码）。当增益电流为105毫安、吸收区反向偏压为0.6伏特（略高于激射阈值）时，测得最低时序抖动9飞秒（-3分贝基频拍频线宽400赫兹），对应TPN PSD如图1b所示。光脉冲序列幅度抖动（AJ）量化为脉冲强度变化的相对标准偏差[6]。如图1c所示，在增益电流低于120毫安及高电流低可饱和吸收区电压条件下（紫色编码），获得低于5%的幅度抖动值，表明激光器运行高度稳定。图1d展示非线性强度自相关信号，显示在125毫安增益电流与2.6伏特吸收区反向偏压下获得最短解卷积脉冲宽度1.7皮秒，对应时频带宽积为1.1。除增益电流超过140毫安且吸收区反向偏压低于0.6伏特的微小参数区间（此时脉冲宽度为10-18皮秒）外，其他所有偏置条件下均获得小于10皮秒的脉冲。实验首次报道了单片集成被动锁模硅基InAs/InGaAs量子点激光器稳定产生光脉冲序列，其最短脉冲宽度达1.7皮秒，最低时序抖动9飞秒（400赫兹拍频线宽），相对幅度抖动可忽略不计。
关键词： 时序抖动、硅、量子点激光器、振幅抖动、锁模
更新于2025-09-16 10:30:52
-
[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 包含时间抖动效应的单光子探测器操作描述
摘要： 离散变量量子光学作为量子技术最具前景的平台之一，其实验室外应用成果正日益增多[1]。为开发能与未来工程系统兼容的竞争性量子光子系统，光源与探测器件领域取得了重大进展[2]。当前实验操作速率成为关键制约因素——虽然时域复用技术原则上可实现GHz量级的光子源泵浦[3]，但探测环节的计时误差严重限制了超高速运行。有限的分辨率会直接影响时间关联单光子计数或量子态操控的质量[3]，特别是单光子探测器的时间抖动会导致特定光时钟周期内的计数与相邻周期计数无法区分[2]。量子隐形传态[1]、量子态工程[3]和量子随机数生成等操作都要求快速精准的时间标记。为推动技术进步并促进现有量子通信协议的新概念发展，准确描述探测器计时性能的影响至关重要。 本研究通过原创理论模型专门解决探测时域不确定性问题，该模型能描述不具备光子数分辨能力的标准单光子探测器[2]在显著计时抖动和死区时间[4]影响下的时域行为。针对不具备光子数分辨能力的常规ON/OFF探测器[2]，我们采用正算子值测量(POVM)形式体系[5]。该方法已成功用于描述具备光子数分辨能力的探测器，并实验验证了未知单光子探测器的特性[6]。我们的模型利用多模形式体系描述时域自由度，通过完全可操作的POVM描述完整呈现ON/OFF探测器的时间分辨效应，在考虑死区时间和有限探测效率影响的同时，不对入射光子数作任何先验限制。 我们将成果应用于直接光子探测、符合测量和预示量子态制备等典型量子光学实验中计时抖动效应的定量研究。例如在时间关联实验中，针对孪生光子源模型可显式表达延迟概率密度函数；该全量子方法还能通过考虑预示探测器的缺陷，推导出预示单光子生成实验[3]所得单光子态的密度矩阵。本研究通过建立存在显著计时抖动和死区时间的实际探测环节的完整可操作POVM描述，填补了实用量子技术讨论中的空白。尽管主要采用单/双光子入射的简化案例，但该形式体系能描述通用实验场景，这些特性对理解超高速量子通信中的计时抖动效应（特别是当探测器抖动与重复周期不可忽略时）具有重要价值。
关键词： 时序抖动、量子通信、POVM（正算子值测度）、量子光学、单光子探测器
更新于2025-09-16 10:30:52