前言

目前，光频梳生成技术主要有基于锁模激光器的光频梳生成法、基于电光调制器的光频梳生成法和基于高非线性光纤的光频梳生成法三种方法。伴随着半导体激光器技术的不断成熟，特别是量子点锁模激光器技术的发展，使基于量子点锁模激光器法生成高质量的光频梳成为可能。基于量子点锁模激光器生成的光频梳具有频率间隔固定、光谱相位锁定、光谱线宽窄等特点。基于电光调制器的光频梳生成法则是利用电光调制器生成频率间隔可调谐、光谱平坦度高的光频梳，这种方法简单实用。基于高非线性光纤的光频梳生成法则是利用高非线性光纤的非线性获得超宽带宽的光频梳。基于量子点锁模激光器的光频梳生成法和基于电光调制器的光频梳生成法优势互补，是本书研究的重点。

综合上述分析，为了能生成超低相位噪声、带宽可调的超高频率毫米波信号，本书首先对光生毫米波现有各类技术进行分析，比较各类技术的优势与不足，然后针对基于光学频率梳生成毫米波技术的基础理论和工作原理进行分析和讨论。通过比较分析，因光频梳在生成低相位噪声、带宽宽、高稳定性毫米波方面的显著技术优势，故我们重点研究基于量子点锁模激光器的光频梳生成毫米波技术和基于马赫·曾德尔调制器的光频梳生成毫米波技术。本书第 3 章重点针对基于马赫·曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator，MZM）生成光频梳技术进行研究，并提出了基于马赫·曾德尔调制器光频梳（MZM-OFC）的优化方案，可以利用两个RF驱动信号驱动MZM获得超平坦的光频梳，通过仿真实验验证优化方案，并与现有典型 MZM-OFC 方案进行性能比较，优化方案系统中所需的 RF 信号功率更低，生成的OFC带宽更宽、更平坦。此外，第3章还通过实验实现了基于优化的光频梳生成毫米波，并比较分析了该方法生成的毫米波性能。第 4 章介绍量子点锁模激光器的基础理论、工作原理、研究现状和应用等，并重点研究单片集成GaAs/InP和InAs/InP量子点锁模激光器，分析量子点锁模激光器优秀的电光特性、光谱特性。第5章则是在第4章的基础上，研究基于量子点锁模激光器的光频梳技术，并分别提出基于50GHz单片集成InAs/InP量子点锁模激光器的光频梳生成方案和基于70GHz单片集成GaAs/InP量子点锁模激光器的光频梳生成方案，分别通过实验生成了频率间隔为16.56GHz，24.84GHz，50GHz，23.3GHz，35GHz和70GHz 的六种光频梳，并对这六种光频梳的特性进行分析和比较。基于前面的研究成果，在第6章分别提出基于50GHz单片集成InAs/InP量子点锁模激光器的光频梳生成毫米波方案和基于70GHz单片集成GaAs/InP量子点锁模激光器的光频梳生成毫米波方案，分别获得16.56GHz，33.12GHz，24.84GHz，49.68GHz，23.3GHz，35GHz和46.6GHz毫米波信号，并分析了这些频率的毫米波信号的-3dB带宽、最小边模抑制比、单边带相位噪声等频谱特性。综上所述，基于量子点锁模激光器结合马赫·曾德尔调制器的光频梳技术具有光谱线窄、稳定性高、频率间隔可调谐、超宽带宽等优势。因此，本书提出基于量子点锁模激光器光频梳生成毫米波方案生成的毫米波具有超低相噪、载波抑制比高、功率集中和频率灵活可调等优秀特性。

本书出版获得宁波财经学院经费资助，属于浙江省自然科学基金资助项目（LQ18F010008）研究成果之一。