半导体激光器的非线性失真特性及预失真补偿研究

柯熙政; 邓莉君

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半导体激光器的非线性失真特性及预失真补偿研究

柯熙政, 邓莉君

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柯熙政, 邓莉君. 半导体激光器的非线性失真特性及预失真补偿研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3204-3210.

引用本文:

柯熙政, 邓莉君. 半导体激光器的非线性失真特性及预失真补偿研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3204-3210.

Ke Xizheng, Deng Lijun. Characteristic of nonlinear distortion and predistortion compensation of semiconductor laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(11): 3204-3210.

Citation:

Ke Xizheng, Deng Lijun. Characteristic of nonlinear distortion and predistortion compensation of semiconductor laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(11): 3204-3210.

半导体激光器的非线性失真特性及预失真补偿研究

1.
西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安 710048

基金项目:

国家自然科学基金(61377080);西安市科技计划项目(CXY1350(1))

详细信息

作者简介:
柯熙政(1962-),男,教授,博士生导师,主要从事大气激光通信及信号处理等方面的研究。Email: xzke@xaut.edu.cn

中图分类号: TN929.12

Characteristic of nonlinear distortion and predistortion compensation of semiconductor laser

1.
College of Automation and Information Engineering,Xi'an University of Technology,Xi'an 710048,China

摘要: 在大气激光通信中,半导体激光器是最为常见的光源器件,它的特性指标对整个系统的性能影响较大。首先对激光器的非线性进行建模,然后详细讨论了半导体激光器的线性化方法和映射函数的建立过程, 最后根据激光器的现有工作状态进行实际测量,得到实际的激光器的I-V特性曲线。基于Volterra 级数理论建立半导体激光器的非线性模型并进行曲线拟合得到三次多项式系数,设计预失真补偿法方法对激光器的非线性效应进行校正,并通过实验验证了该方法的有效性。
- 大气激光通信 /
- 半导体激光器 /
- 非线性 /
- 直接强度调制
Abstract: In the laser communication, semiconductor laser is the most common light source device, which has a great influence on the performance of the whole system. The nonlinear model of the laser was modeled, then the linear method and the mapping function of the semiconductor laser were discussed. Finally, the I-V characteristic curve of the laser was obtained according to the actual working conduction. Based on the Volterra series theory, the nonlinear model of the cemiconductor laser was established and the three polynomial coefficients were obtained. The method of predistortion compensation was designed to correct the nonlinear effect of laser, and the validity of the method was verified by experiments.
- atmospheric laser communication /
- semiconductor lasers /
- nonlinear /
- direct intensity modulation

[1]	Kuo C Y. Fundamental second-order nonlinear distortions in analog AM CATV transport systems based on single frequency semiconductor lasers[J]. Lightwave Technology, 1992, 10(2): 235-243.
[2]	Zhan Yushu, Wang He, Gao Zhihui. Theoretical and experimental study of nonlinear distortion in semiconductor laser[J]. Acta Optica Sinica, 1994, 11: 1155-1160. (in Chinese) 詹玉书, 王鹤, 高致慧. 半导体激光器非线性失真的理论和实验研究[J]. 光学学报, 1994, 11: 1155-1160.
[3]	Ren Xingen. Research on the harmonic distortions of large signal directly modulated laser diodes[J]. Telecommunication Science, 1994, 10(2): 30-34. (in Chinese) 任新根. 大信号直接调制半导体激光器的谐波非线性失真特性研究[J]. 电信科学, 1994, 10(2): 30-34.
[4]	Wang Xinhong, Cha kaide. An analysis of the nonlinearity of DFB laser in CATV system with discrete fourier transform method[J]. Acta Electronica Sinica, 1998, 26(5): 12-16. (in Chinese) 王新宏, 查开德. 采用离散傅立叶变换对CATV系统中DFB激光器非线性特性的分析[J]. 电子学报, 1998, 26(5): 12-16.
[5]	Childs R B, Byrne V A O. Predistortion linearization of directly modulated DFB lasers and external modulators for AM video transmission[C]//Tech Dig Optical Fiber Communications Conf, 1990.
[6]	Ma Fengshan, Ye Weifang. Distributed feedback laser overload operation-predistortion method to improve the cost performance[J]. Cable TV Technology, 2000, 8: 69-72. 马凤山, 叶维芳. 分布反馈激光器超载运行预失真法提高了性价比[J]. 有线电视技术, 2000, 8: 69-72.
[7]	Tucker R S, Pope D J. Large signal circuit model for simulation of injection-laser modulation dynamics[J]. IEEE J Quantum Electron, 1983, 19: 1179-1183.
[8]	Tian Xuenong, Wang Zhigong. Nonlinear model of semiconductor laser diodes based on volterra series analysis[J]. Journal of Southeast University(Natural Science Edition), 2010, 40(2): 253-257. (in Chinese) 田学农, 王志功. 基于Volterra级数分析的半导体激光器非线性模型[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2010, 40(2): 253-257.
[9]	Jiao Licheng. Theory And Application of Nonlinea Transfer Function[M]. Xai'an: Xidian University, 1992: 107-109. (in Chinese) 焦李成. 非线性传输函数理论与应用[M]. 西安:西安电子科技大学出版社, 1992: 107-109.
[10]	Darcie T E, Tucker R S, Sullivan G J. Intermodulation and harmonic distortion in InGaAsP lasers[J]. IEEE Lett, 1985, 21(16): 665-666.
[11]	Takemoto A, Watanabe H, Nakajima Y, et al. Distributed feedback laser diode and module for CATV systems[J]. IEEE J Selected Areas in Comunications, 1990, 8(7): 1359-1365.

[1]	魏超, 初凤红, 卞正兰, 魏芳. 短相干半导体激光器的射频调制特性及应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220553-1-20220553-9. doi: 10.3788/IRLA20220553
[2]	郑运强, 刘欢, 孟佳成, 王宇飞, 聂文超, 武军霞, 蔚停停, 魏森涛, 袁站朝, 汪伟, 谢小平. 空基激光通信研究进展和趋势以及关键技术 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210475-1-20210475-13. doi: 10.3788/IRLA20210475
[3]	吴涛, 庞涛, 汤玉泉, 孙鹏帅, 张志荣, 徐启铭. 半导体激光器驱动电路设计及环路噪声抑制分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190386-1-20190386-10. doi: 10.3788/IRLA20190386
[4]	孙玉博, 熊玲玲, 张普, 王明培, 刘兴胜. 半导体激光器光束匀化系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1205003-1205003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1205003
[5]	王鑫, 朱凌妮, 赵懿昊, 孔金霞, 王翠鸾, 熊聪, 马骁宇, 刘素平. 915 nm半导体激光器新型腔面钝化工艺 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 105002-0105002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0105002
[6]	薛梦凡, 彭冬亮, 荣英佼, 申屠晗, 骆吉安, 陈志坤, 刘智惟. 采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905002-0905002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905002
[7]	刘翠翠, 王翠鸾, 王鑫, 倪羽茜, 吴霞, 刘素平, 马骁宇. 半导体激光器双波长光纤耦合模块的ZEMAX设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 105002-0105002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0105002
[8]	王立军, 彭航宇, 张俊, 秦莉, 佟存柱. 高功率高亮度半导体激光器合束进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 401001-0401001(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0401001
[9]	陈琦鹤, 范杰, 马晓辉, 王海珠, 石琳琳. 用于半导体激光器的高效率复合波导结构 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106006-1106006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1106006
[10]	吴华玲, 郭林辉, 余俊宏, 高松信, 武德勇. 500W级半导体激光器光纤耦合输出模块设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005005-1005005(6). doi: 10.3788/IRLA201756.1005005
[11]	王惠琴, 肖博, 孙剑锋, 贾非, 曹明华. 适合于强度调制/直接检测式大气激光通信的空时网格码 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 622003-0622003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0622003
[12]	夏金宝, 刘兆军, 张飒飒, 邱港. 快速半导体激光器温度控制系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1991-1995.
[13]	李峙, 尧舜, 高祥宇, 潘飞, 贾冠男, 王智勇. 半导体激光器堆栈快轴光束质量计算的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 85-90.
[14]	胡晓冬, 徐元飞, 姚建华, 于成松. 大功率半导体直接输出激光加工系统开发 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1996-2001.
[15]	李江澜, 石云波, 赵鹏飞, 高文宏, 陈海洋, 杜彬彬. TEC 的高精度半导体激光器温控设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1745-1749.
[16]	林平, 刘百玉, 缑永胜, 白永林, 王博, 白晓红, 秦君军, 朱炳利, 杨文正, 朱少岚, 高存孝, 欧阳娴. 基于半导体激光器的脉冲整形技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 103-107.
[17]	邓莉君, 柯熙政, 谌娟. 大气激光通信系统中频域解卷积抑制乘性噪声的研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3676-3682.
[18]	胡黎明, 朱洪波, 王立军. 高亮度半导体激光器泵浦光纤耦合模块 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 361-365.
[19]	韩顺利, 仵欣, 林强. 半导体激光器稳频技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1189-1193.
[20]	张建心, 刘磊, 陈微, 渠红伟, 郑婉华. 光子晶体调制半导体激光器侧模 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 69-72.

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半导体激光器的非线性失真特性及预失真补偿研究

1. 西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安 710048

作者简介:
柯熙政(1962-),男,教授,博士生导师,主要从事大气激光通信及信号处理等方面的研究。Email: xzke@xaut.edu.cn

收稿日期: 2015-03-20
修回日期: 2015-04-15
刊出日期: 2015-11-25

基金项目:

国家自然科学基金(61377080);西安市科技计划项目(CXY1350(1))

中图分类号: TN929.12

关键词:

摘要: 在大气激光通信中,半导体激光器是最为常见的光源器件,它的特性指标对整个系统的性能影响较大。首先对激光器的非线性进行建模,然后详细讨论了半导体激光器的线性化方法和映射函数的建立过程, 最后根据激光器的现有工作状态进行实际测量,得到实际的激光器的I-V特性曲线。基于Volterra 级数理论建立半导体激光器的非线性模型并进行曲线拟合得到三次多项式系数,设计预失真补偿法方法对激光器的非线性效应进行校正,并通过实验验证了该方法的有效性。