基于微波光子技術(shù)的可調(diào)微波信號(hào)源.pdf

1、微波光子學(xué)是一門新興的研究微波信號(hào)與光信號(hào)相互作用的交叉學(xué)科，其研究領(lǐng)域包括了微波信號(hào)的光子學(xué)產(chǎn)生、傳輸、測(cè)量與處理，光纖無線通信系統(tǒng)，光控相控陣?yán)走_(dá)等?；谖⒉ü庾蛹夹g(shù)的寬帶、可調(diào)諧微波/毫米波信號(hào)產(chǎn)生作為微波光子系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，近年來吸引了廣泛關(guān)注。論文簡(jiǎn)要介紹了微波光子學(xué)的發(fā)展歷史及主要應(yīng)用領(lǐng)域，圍繞基于微波光子學(xué)的寬帶可調(diào)諧微波/毫米波信號(hào)源，從理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩方面，研究了幾種性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)新穎的微波/毫米波產(chǎn)生方案，

2、分別為基于光倍頻的可調(diào)毫米波信號(hào)源、基于倍頻光電振蕩器的可調(diào)微波信號(hào)源和基于微片激光器的可調(diào)微波信號(hào)源。
　　基于光自外差原理的光倍頻毫米波產(chǎn)生技術(shù)是通過對(duì)低頻信號(hào)的光域處理來產(chǎn)生高頻毫米波信號(hào)。該方案對(duì)器件要求低，性價(jià)比較高。論文通過構(gòu)建一個(gè)多次調(diào)制的光纖環(huán)形腔，結(jié)合可調(diào)光濾波器，實(shí)現(xiàn)了10GHz微波信號(hào)的光學(xué)6次倍頻，獲得了60GHz的毫米波信號(hào)，并通過改變低頻調(diào)制信號(hào)的頻率實(shí)現(xiàn)了毫米波信號(hào)頻率的可調(diào)。
　　基于倍頻光電

3、振蕩器的可調(diào)微波信號(hào)源具有極低的相位噪聲和極高的頻譜純度。論文在深入研究光電振蕩器相關(guān)理論基礎(chǔ)上，提出了一種基于相位調(diào)制器和啁啾光纖光柵的倍頻光電振蕩器結(jié)構(gòu)，該方案利用一個(gè)級(jí)聯(lián)了光帶通濾波器的相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)雙邊帶相位調(diào)制，經(jīng)拍頻產(chǎn)生倍頻信號(hào)，同時(shí)通過啁啾光纖光柵的色散效應(yīng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的基頻反饋信號(hào)。實(shí)驗(yàn)中成功獲得高質(zhì)量的8GHz基頻信號(hào)和16GHz倍頻信號(hào)。在該方案基礎(chǔ)上，去除啁啾光纖光柵，代之以受激布里淵散射的選擇性放大來獲得基頻反

4、饋信號(hào)以構(gòu)成振蕩環(huán)路。通過改變布里淵散射的泵浦信號(hào)，就可實(shí)現(xiàn)了倍頻光電振蕩器輸出信號(hào)的頻率調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)中使用載波抑制的強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)作為布里淵泵浦，當(dāng)?shù)皖l驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率在200MHz～2GHz范圍變化時(shí)，可獲得一個(gè)在21.4～25GHz范圍內(nèi)連續(xù)變化的倍頻微波信號(hào)。
　　基于微片激光器的可調(diào)微波信號(hào)源具有成本低、體積小、性能高和寬帶調(diào)諧的優(yōu)點(diǎn)，可滿足未來通信系統(tǒng)對(duì)集成度的要求，是目前的研究熱點(diǎn)，也是本文研究的一個(gè)重點(diǎn)。論文系統(tǒng)研究了基于

5、微片激光器的可調(diào)微波信號(hào)源。在理論分析微片激光器基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并研制了Nd∶YAG+LiNbO3復(fù)合腔微片激光器，其中Nd∶YAG作為激光增益介質(zhì)，LiNbO3作為電光調(diào)諧介質(zhì)，并通過合理的泵浦使得諧振腔運(yùn)行在基橫模狀態(tài)，保證其單模輸出。通過改變加在電光晶體LiNbO3上的直流控制電壓，由腔內(nèi)雙折射效應(yīng)獲得的相互正交的雙頻激光經(jīng)拍頻后即可產(chǎn)生頻率連續(xù)線性可調(diào)的寬帶微波信號(hào)。由于腔內(nèi)兩個(gè)正交激光模式是由同一個(gè)諧振腔產(chǎn)生，經(jīng)歷相同的相位波動(dòng)、