[实用新型]光泵自旋VCSEL周期振荡毫米波信号产生装置

说明书

本实用新型公开了光泵自旋VCSEL周期振荡毫米波信号产生装置，包括泵浦源、第一光隔离器、偏振控制器、第一光耦合器、透镜、VCSEL、反馈回路、光功率计、第二光隔离器、第二光耦合器和光电探测器，泵浦源、第一光隔离器、偏振控制器和第一光耦合器依次连接，第一光耦合器的一个支路连接光功率计，其另一个支路依次连接透镜、VCSEL和反馈回路，第二光隔离器与第一光耦合器相连，其依次连接第二光耦合器和光电探测器，采用自旋偏振模式高度稳定且易操控的光泵自旋VCSEL，无需外部注入可产生高频稳定的单周期振荡波形，结构简单、成本低；无需复杂的滤波和选频，易于操作、信号质量高，其产生的毫米波信号频率高达数百GHz。

技术领域

本实用新型涉及光学、自旋电子学、微波光子技术领域，尤其涉及光泵自旋VCSEL周期振荡毫米波信号产生装置。

背景技术

毫米波/微波光子信号产生技术由于在宽带无线接入网络、传感器网络、雷达、卫星通信、仪器仪表等民用及军事领域都具有广阔的应用前景而备受关注。微波光子学技术包括微波和毫米波信号的光子产生、处理、控制和分布。利用微波光子技术的第一步是微波光子的产生。在产生光子微波的过程中，已经提出并演示了许多技术，包括直接调制技术、光外差技术、外调制技术、锁模半导体激光器、光电振荡器和单周期振荡。在这些技术中，基于单周期振荡动力学的光子微波产生具有许多优点，如近单边带频谱，最大限度地减少了功率损失，全光器件配置的低成本和广泛可调的振荡频率并且摆脱弛豫振荡的限制。例如：利用连续波光注入半导体激光器产生单周期振荡，并使用镜面反馈稳定微波信号的方案(参见[J.P.Zhuang and S.C.Chan, Phase noise characteristics of microwavesignals generated by semiconductor laser dynamics,Opt.Express 23,2777-2797(2015).])；基于光注入谐波调制产生单周期振荡的方案(参见[L.Fan,G.Xia,J. Chen,X.Tang,Q.Liang,and Z.Wu,High-purity 60GHz band millimeter-wave generationbased on optically injected semiconductor laser under subharmonic microwavemodulation,Opt.Express 24, 18252-18265(2016).])；基于光注入产生单周期振荡，光纤布拉格光栅反馈稳定微波信号的方案(参见[S.S.Li,X.Zou,L.Wang,A.Wang,W. Pan,andL.Yan,Stable period-one oscillations in a semiconductor laser under opticalfeedback from a narrowband fiber Bragg grating,Opt Express 28,21286-21299(2020).])；基于光注入垂直腔表面发射激光器与双光反馈的方案(参见[C.Xue,D.Chang,Y.Fan,S.Ji,Z.Zhang, H.Lin,P.S.Spencer,and Y.Hong,Characteristics ofmicrowave photonic signal generation using vertical-cavity surface-emittinglasers with optical injection and feedback,Journal of the Optical Society ofAmerica B 37(2020).])。

目前报道的单周期振荡的产生方案大多需要外部光注入，且需要强注入强度才能得到高频单周期振荡，这些方案是的系统结构变得复杂且成本较高；另外一方面产生的单周期振荡的频率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供光泵自旋VCSEL周期振荡毫米波信号产生装置，以解决上述背景技术中所提出的问题。