前言

目前，光頻梳生成技術主要有基于鎖模激光器的光頻梳生成法、基于電光調制器的光頻梳生成法和基于高非線性光纖的光頻梳生成法三種方法。伴隨著半導體激光器技術的不斷成熟，特別是量子點鎖模激光器技術的發展，使基于量子點鎖模激光器法生成高質量的光頻梳成為可能。基于量子點鎖模激光器生成的光頻梳具有頻率間隔固定、光譜相位鎖定、光譜線寬窄等特點。基于電光調制器的光頻梳生成法則是利用電光調制器生成頻率間隔可調諧、光譜平坦度高的光頻梳，這種方法簡單實用。基于高非線性光纖的光頻梳生成法則是利用高非線性光纖的非線性獲得超寬帶寬的光頻梳。基于量子點鎖模激光器的光頻梳生成法和基于電光調制器的光頻梳生成法優勢互補，是本書研究的重點。

綜合上述分析，為了能生成超低相位噪聲、帶寬可調的超高頻率毫米波信號，本書首先對光生毫米波現有各類技術進行分析，比較各類技術的優勢與不足，然后針對基于光學頻率梳生成毫米波技術的基礎理論和工作原理進行分析和討論。通過比較分析，因光頻梳在生成低相位噪聲、帶寬寬、高穩定性毫米波方面的顯著技術優勢，故我們重點研究基于量子點鎖模激光器的光頻梳生成毫米波技術和基于馬赫·曾德爾調制器的光頻梳生成毫米波技術。本書第 3 章重點針對基于馬赫·曾德爾調制器（Mach-Zehnder Modulator，MZM）生成光頻梳技術進行研究，并提出了基于馬赫·曾德爾調制器光頻梳（MZM-OFC）的優化方案，可以利用兩個RF驅動信號驅動MZM獲得超平坦的光頻梳，通過仿真實驗驗證優化方案，并與現有典型 MZM-OFC 方案進行性能比較，優化方案系統中所需的 RF 信號功率更低，生成的OFC帶寬更寬、更平坦。此外，第3章還通過實驗實現了基于優化的光頻梳生成毫米波，并比較分析了該方法生成的毫米波性能。第 4 章介紹量子點鎖模激光器的基礎理論、工作原理、研究現狀和應用等，并重點研究單片集成GaAs/InP和InAs/InP量子點鎖模激光器，分析量子點鎖模激光器優秀的電光特性、光譜特性。第5章則是在第4章的基礎上，研究基于量子點鎖模激光器的光頻梳技術，并分別提出基于50GHz單片集成InAs/InP量子點鎖模激光器的光頻梳生成方案和基于70GHz單片集成GaAs/InP量子點鎖模激光器的光頻梳生成方案，分別通過實驗生成了頻率間隔為16.56GHz，24.84GHz，50GHz，23.3GHz，35GHz和70GHz 的六種光頻梳，并對這六種光頻梳的特性進行分析和比較。基于前面的研究成果，在第6章分別提出基于50GHz單片集成InAs/InP量子點鎖模激光器的光頻梳生成毫米波方案和基于70GHz單片集成GaAs/InP量子點鎖模激光器的光頻梳生成毫米波方案，分別獲得16.56GHz，33.12GHz，24.84GHz，49.68GHz，23.3GHz，35GHz和46.6GHz毫米波信號，并分析了這些頻率的毫米波信號的-3dB帶寬、最小邊模抑制比、單邊帶相位噪聲等頻譜特性。綜上所述，基于量子點鎖模激光器結合馬赫·曾德爾調制器的光頻梳技術具有光譜線窄、穩定性高、頻率間隔可調諧、超寬帶寬等優勢。因此，本書提出基于量子點鎖模激光器光頻梳生成毫米波方案生成的毫米波具有超低相噪、載波抑制比高、功率集中和頻率靈活可調等優秀特性。

本書出版獲得寧波財經學院經費資助，屬于浙江省自然科學基金資助項目（LQ18F010008）研究成果之一。