微波光子学滤波器的研究

论文摘要

微波光子学滤波器有着抗电磁干扰、低损耗、不受电子瓶颈限制、设计灵活性好的特点,同时它主要借助现有的光纤技术和光器件,与光纤传输系统有很好的兼容性,是现在研究的一个热点。从技术层面上讲,微波光子学滤波器主要要考虑其高Q值、负系数以及高阶的实现,本文在国家973项目支持下,对微波光子学滤波器的性能实现情况进行了研究,全文的工作可以概括为以下几点:(1)在广泛查阅国内外文献的基础上,介绍了微波光子学滤波器的研究背景以及基本理论,并对现有微波光子学滤波器高Q、负系数及高阶的研究工作进行了综述。(2)提出了一种利用半导体光放大器(SOA)级联可调窄带滤波器的有源环实现一阶无限脉冲响应微波光子学滤波器的方案,该方案能在不同的实验条件下分别实现高Q和负系数的滤波器。(3)当窄带滤波器与信号光载波中心波长对准时,能实现高Q微波光子学滤波器。通过理论与模拟分析,研究了在理想情况下不同的输入条件对滤波器Q值的影响,同时在引入噪声后,对影响的结果进行了修正。(4)当窄带滤波器与信号光载波中心波长有一定失谐量时,利用SOA的ASE谱以及基于SOA交叉增益调制效应实现的反向波长转换,在功率匹配的条件下,能实现负系数的微波光子学滤波器。该滤波器的性能与功率匹配的情况相关。(5)在有源环中加入半透半反的FBG,对同一延时量有了多种延时路径,有可能实现高阶的滤波器,高阶滤波器能提高滤波器的Q值以及滤波抑制比,改善其滤波性能。(6)通过实验验证,实现了Q值约为100的高Q微波光子学滤波器,同时在窄带滤波器失谐0.2nm条件下,实现了抑制比约为18dB的负系数滤波器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 滤波原理
• 1.3 基本概念
• 1.4 主要限制
• 1.5 方案综述
• 1.6 本文方案
• 1.7 本文工作
• 2 理论基础
• 2.1 数学分析方法
• 2.2 SOA 的基本理论
• 2.3 本章小结
• 3 理论模拟
• 3.1 高 Q 滤波器的模拟
• 3.2 负系数滤波器的模拟
• 3.3 高阶滤波器的模拟
• 3.4 本章小结
• 4 实验结果
• 4.1 实验装置
• 4.2 高 Q 滤波器的实验
• 4.3 负系数滤波器的实验
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 模拟使用的参数值表