微波光产生及滤波的若干光调控机制

论文摘要

光网络与无线网络的融合主导现代通信网络技术向大容量、长距离传输的方向发展,Radio over Fiber技术（ROF,无线信号光纤传送）已成为这一前沿领域的热点研究课题,并推动微波技术和光子学融合的新兴交叉学科——微波光子学的迅速发展。用先进的微波光子学技术解决超宽带信息传送问题在无线通信、军事等领域有重要的应用前景而引起了世界各国的重视。本论文围绕微波光子学技术的若干关键功能的物理实现,研究相关的光学调控机制,主要包括微波毫米波的全光产生及微波光子滤波。通过光纤激光器的锁模效应,采用单一商用调制器实现了高次谐波的产生;并利用二次谐波锁模和FBG滤波器相结合的方式实现了对多余谐波的滤除。利用在10GHz信号源和强度调制器,通过腔外滤波的谐波锁模和腔内滤波的注入锁模光纤激光器两种方法实现了四倍于调制器驱动频率的毫米波拍频光源;通过拍频产生了相位噪声<-66dBc/Hz@1kHz ,频率为40GHz的毫米波。通过级联两个强度调制器实现了高次谐波的产生;利用调制器工作点的设置及对谐波光相移差的控制实现了对多余谐波的滤除。使用10GHz信号源、两个强度调制器和一段可调光延迟线,实现了四倍于调制器驱动频率的毫米波拍频光源;通过拍频产生了谐波抑制比大于20dB、相位噪声<-66dBc/Hz@1kHz ,频率为40GHz的毫米波。通过级联调制产生了多个抽头,实现了等频率间隔抽头加色散媒质的微波光子滤波器,并通过调节调制器直流偏置、驱动频率以及谐波光相移,改变了抽头数目、频响曲线的形状以及自由谱区,对通过级联调制和光相移控制实现微波光子滤波器（MPF）的重构和调谐进行了论证;最后,利用光纤中的四波混频效应进一步增加了抽头数目,使MPF的Q值达到20。利用光纤双折射效应实现两抽头负系数MPF,在此基础上通过强度调制增加抽头的数目,获得了带有负系数的四抽头和六抽头MPF。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微波光子学与ROF 技术概述
• 1.2.1 微波光子学与ROF 技术
• 1.2.2 微波毫米波的全光产生与微波光子滤波器
• 1.3 微波毫米波全光产生的研究现状分析
• 1.4 微波光子滤波器的研究现状分析
• 1.4.1 可调、可重构、高Q值的 MPF
• 1.4.2 带负系数抽头
• 1.5 论文工作内容及创新点
• 第2章 强度调制二次谐波锁模激光拍频毫米波的产生
• 2.1 引言
• 2.2 双臂可调MZM 的调制特性及相位噪声分析
• 2.2.1 MZM 的强度调制特性
• 2.2.2 相位噪声特性
• 2.3 腔外滤波强度调制二次谐波锁模双频激射与拍频
• 2.3.1 工作原理
• 2.3.2 实验装置及实验结果
• 2.3.3 毫米波的拍频产生及其相位噪声的测量
• 2.4 腔内滤波强度调制二次谐波注入锁模双频激射与拍频
• 2.4.1 工作原理
• 2.4.2 实验装置及实验结果
• 2.4.3 毫米波的拍频产生及其相位噪声测量
• 2.5 本章小结
• 第3章 级联强度调制光相移调控谐波拍频毫米波的产生
• 3.1 引言
• 3.2 级联强度调制的调制特性
• 3.3 光相移控制级联调制的±2 次谐波输出与拍频
• 3.3.1 实验装置
• 3.3.2 级联强度调制输出光谱测量
• 3.3.3 光传输相移差对基频光波功率的影响
• 3.3.4 利用光相移控制补偿驱动信号相位差
• 3.3.5 四倍频输出拍频后的测量结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 微波光子滤波中基于级联调制的抽头产生与控制
• 4.1 引言
• 4.2 MPF 的工作原理
• 4.3 等频率间隔抽头加色散媒质的MPF
• 4.3.1 基本原理
• 4.3.2 利用单边带信号调制削除色散对 MPF 抽头功率的影响
• 4.4 利用级联调制构成多抽头微波光子滤波器
• 4.4.1 级联调制产生多抽头的基本原理和实验装置
• 4.4.2 实验装置
• 4.4.3 MPF 重构的实验结果
• 4.4.4 MPF 自由谱区调谐的实验结果
• 4.5 利用光纤中的四波混频效应增加抽头数目
• 4.6 本章小结
• 第5章 光纤双折射效应辅助强度调制产生负系数多抽头
• 5.1 引言
• 5.2 利用光纤双折射效应生成负系数的基本原理
• 5.3 利用强度调制增加负系数抽头数目
• 5.4 光纤双折射效应辅助强度调制产生负系数多抽头的实验
• 5.4.1 实验装置及关键器件的选取
• 5.4.2 两抽头的实验结果
• 5.4.3 四抽头及六抽头的实验结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果