量子通信技術(shù)在國家安全領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景,量子密鑰分配（QKD）是量子通信技術(shù)中的重要內(nèi)容,脈沖激光器模塊是量子密鑰分配系統(tǒng)的重要器件。目前,高速脈沖激光器模塊依賴進(jìn)口芯片,基于安全考慮,本文研制了一種基于國產(chǎn)芯片的高速脈沖激光器模塊。根據(jù)高速量子密鑰分配系統(tǒng)的需求,本文使用分布反饋式激光二極管為核心器件,在激光二極管上始終施加一個(gè)低于閾值的直流電流,當(dāng)疊加上脈沖電流后激光二極管發(fā)出脈沖光,在激光二極管工作時(shí),要維持溫度和光功率穩(wěn)定。根據(jù)激光二極管的工作方式和參數(shù),用國產(chǎn)元器件設(shè)計(jì)了直流電流源、窄脈沖驅(qū)動電路、溫控電路、光功率檢測電路、單片機(jī)相關(guān)電路、電源電路等部分。根據(jù)系統(tǒng)功能要求和硬件結(jié)構(gòu)編寫了相關(guān)的控制軟件。軟件需要實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通訊、控制激光二極管溫度、采集激光二極管輸出功率和調(diào)節(jié)工作電流等功能,程序主要包括:初始化函數(shù),調(diào)整電流源電流的函數(shù),改變脈沖電流的函數(shù),采集溫度、光功率、半導(dǎo)體制冷器電流的函數(shù),改變半導(dǎo)體制冷器電流的函數(shù),兩路比例-積分-微分運(yùn)算的函數(shù),上位機(jī)串行通訊的函數(shù)等。本文搭建了硬件電路,完成了軟件的設(shè)計(jì)和編寫,研制了基于國產(chǎn)芯片的高速脈沖激光器模塊。與使用... 

【文章來源】：安徽師范大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

門控脈沖模式示意圖

12圖2.3光功率與溫度、電流之間的關(guān)系由圖2.3可知，隨著溫度升高，閾值電流增大；同樣的驅(qū)動電流下，隨著溫度的升高輸出功率變校分布反饋式激光二極管常用于光纖通信領(lǐng)域，溫度的變化還會引起其中光柵周期的變化，從而導(dǎo)致輸出光波長的變化。為了保證輸出光功率和光波長的穩(wěn)定，需研制溫度控制電路，維持工作溫度穩(wěn)定。2.2.3光譜特性光譜的主要參數(shù)包括：輸出光波長、譜寬、邊模抑制比。當(dāng)驅(qū)動電流較�。↖＜Ith）時(shí)，激光二極管發(fā)出熒光，其光譜很寬；當(dāng)驅(qū)動電流變大（I＞Ith）后，發(fā)出激光，發(fā)射光譜變窄，譜線中心強(qiáng)度急劇增加，如圖2.4所示[88,92]。圖2.4光譜特性曲線

12圖2.3光功率與溫度、電流之間的關(guān)系由圖2.3可知，隨著溫度升高，閾值電流增大；同樣的驅(qū)動電流下，隨著溫度的升高輸出功率變校分布反饋式激光二極管常用于光纖通信領(lǐng)域，溫度的變化還會引起其中光柵周期的變化，從而導(dǎo)致輸出光波長的變化。為了保證輸出光功率和光波長的穩(wěn)定，需研制溫度控制電路，維持工作溫度穩(wěn)定。2.2.3光譜特性光譜的主要參數(shù)包括：輸出光波長、譜寬、邊模抑制比。當(dāng)驅(qū)動電流較�。↖＜Ith）時(shí)，激光二極管發(fā)出熒光，其光譜很寬；當(dāng)驅(qū)動電流變大（I＞Ith）后，發(fā)出激光，發(fā)射光譜變窄，譜線中心強(qiáng)度急劇增加，如圖2.4所示[88,92]。圖2.4光譜特性曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種結(jié)合增益耦合分布反饋光柵的多模干涉波導(dǎo)半導(dǎo)體激光器的研制[J]. 邱橙,陳泳屹,高峰,秦莉,王立軍.  物理學(xué)報(bào). 2019(16)
[2]基于粒子群自整定PID算法的激光器溫度控制系統(tǒng)[J]. 齊藝超,陳偉,穆春元,祝寧華.  激光技術(shù). 2019(05)
[3]采用模擬PID控制的DFB激光器溫度控制系統(tǒng)研制[J]. 穆葉,胡天立,陳晨,宮鶴,李士軍.  紅外與激光工程. 2019(04)
[4]大功率半導(dǎo)體激光器脈沖式恒流驅(qū)動電路設(shè)計(jì)[J]. 陳海濱,呂文濤,王可寧.  電測與儀表. 2019(02)
[5]量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀與發(fā)展分析[J]. 賴俊森,吳冰冰,湯瑞,趙文玉,張海懿.  電信科學(xué). 2018(01)
[6]基于衍射光柵耦合輸出的一級分布反饋太赫茲量子級聯(lián)激光器[J]. 朱歡,王芳芳,顏全,俞辰韌,常高壘,陳建新,徐剛毅,何力.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2017(06)
[7]1880nm側(cè)向耦合分布反饋激光器的研究[J]. 李歡,謝圣文,張宇,柴小力,黃書山,王金良,牛智川.  應(yīng)用激光. 2017(05)
[8]“墨子號”:世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星[J]. 姜天海.  科學(xué)新聞. 2017(01)
[9]近紅外高速皮秒激光器的研制[J]. 劉云,呂利影,苗春華,尹凱,劉婧婧,何德勇.  量子電子學(xué)報(bào). 2017(01)
[10]吉赫茲級窄線寬、高峰值功率納秒光纖激光器[J]. 鄒峰,王兆坤,王子薇,周翠蕓,劉源,楊燕,周軍.  中國激光. 2016(07)

博士論文
[1]周期性電注入增益耦合分布反饋半導(dǎo)體激光器的研究[D]. 高峰.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2018
[2]基于參量光源的誘騙態(tài)量子密鑰分配研究[D]. 王東.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]量子密鑰分配中后處理技術(shù)及誘騙態(tài)技術(shù)研究[D]. 張春梅.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[4]量子密碼的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 莫小范.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于STM32的脈沖激光器智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 蘇銳.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]半導(dǎo)體激光器窄脈沖種子源研究[D]. 王曉倩.山東大學(xué) 2018
[3]基于n-ZnO/p-AlGaN結(jié)構(gòu)DFB激光器的設(shè)計(jì)與分析[D]. 王斐.南京郵電大學(xué) 2017
[4]窄脈沖半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電源技術(shù)研究[D]. 荊云波.長春工業(yè)大學(xué) 2017
[5]高速皮秒脈沖光源的研究[D]. 王凱迪.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[6]基于FPGA的脈沖DFB激光器驅(qū)動電路研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 王志明.武漢理工大學(xué) 2016
[7]LD高電流脈沖泵浦無水冷激光器供電系統(tǒng)與溫控研究[D]. 龍福偉.長春理工大學(xué) 2016
[8]一種功率脈沖半導(dǎo)體激光器驅(qū)動模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D]. 羅彥.電子科技大學(xué) 2015
[9]低噪聲高穩(wěn)定性的半導(dǎo)體激光器電流源的研制[D]. 李偉.燕山大學(xué) 2013
[10]半導(dǎo)體激光器驅(qū)動及溫控系統(tǒng)研究[D]. 任雷.電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3611399