基于外光注入半导体激光器的可调光子微波发生器开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着无线通信、雷达系统、电子对抗等领域的迅速发展，对高性能微波信号源的需求日益增长。

传统的微波信号发生器通常基于电子器件，例如晶体振荡器和锁相环等，但这些器件在频率调谐范围、相位噪声以及体积功耗等方面存在一定的局限性。

光子微波技术利用光子学原理产生和处理微波信号，具有带宽宽、频率稳定性好、抗电磁干扰能力强等优点，为突破传统微波技术的瓶颈提供了新的思路和途径，成为当前微波光子学领域的研究热点之一。

2. 本选题国内外研究状况综述

光子微波技术作为一门新兴交叉学科，近年来得到了国内外学者的广泛关注和深入研究。

1. 国内研究现状

国内在光子微波信号产生领域起步较晚，但近年来发展迅速，取得了一系列重要成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

1.深入研究外光注入对半导体激光器输出特性的影响机制，包括频率调谐特性、功率变化规律、边模抑制比等，分析外光注入参数与激光器输出特性之间的关系，建立相应的理论模型，为光子微波发生器的设计提供理论依据。

2.设计并优化基于外光注入半导体激光器的光子微波发生器结构，确定关键器件参数，例如半导体激光器类型、外光注入功率、频率间隔等，并进行仿真分析，验证方案的可行性。

4. 研究的方法与步骤

本课题研究将采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的方法。

1.理论分析：-研究外光注入对半导体激光器输出特性的影响机制，建立数学模型，分析外光注入参数对激光器输出频率、功率和相位噪声等性能的影响。

-研究光注入锁定技术的基本原理，分析外光注入锁定条件，推导微波信号产生频率与外光注入参数之间的关系。

5. 研究的创新点

本课题研究拟突破以下创新点：1.提出一种基于多外光注入的半导体激光器微波频率调谐方案：不同于传统的单外光注入方式，本研究将探索利用多路外光同时注入到半导体激光器中，通过调节各路外光的频率间隔、功率大小以及相位差等参数，实现对微波频率的灵活调控，拓展微波频率调谐范围。

2.构建高阶边模抑制结构：针对外光注入半导体激光器易产生边模的现象，本研究将设计一种新型的光学反馈结构，利用光学滤波原理，有效抑制高阶边模的产生，提高微波信号的频谱纯度和质量。

3.探索基于新型材料的半导体激光器在光子微波发生器中的应用：研究量子点激光器、量子级联激光器等新型半导体激光器在光子微波信号产生方面的优势，探索其在拓展微波频率范围、提高输出功率、降低相位噪声等方面的潜力。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 李翔, 张宁. 基于外光注入半导体激光器的光子微波产生技术[j]. 激光与光电子学进展, 2022, 59(12): 1200002.

[2] 刘洋, 张岩, 冯志红, 等. 基于外光注入半导体激光器的可调谐光子微波信号产生[j]. 激光与红外, 2021, 51(01): 81-86.

[3] 孙博文, 冯志红, 张岩, 等. 基于外光注入半导体激光器的毫米波产生研究[j]. 中国激光, 2020, 47(11): 1106005.