原子干涉仪中拉曼激光的相位-频率双调制稳频

为降低拉曼激光的频率噪声,提出了一种相位-频率双调制稳频技术。用光纤电光相位调制器对激光进行调制并产生大失谐边带;用射频信号对光纤相位调制器的微波驱动信号进行频率调制,通过锁相放大法将一个大失谐边带锁到铷原子的饱和吸收谱线上。利用该技术实现了拉曼种子激光的稳频和2 GHz的移频,拉曼激光的线宽大幅压窄到56 kHz,预期拉曼激光频率噪声引起的原子干涉重力仪的单次测量噪声可降低到7×10-9/s2。     

相位调制非线性对开环光纤陀螺工作点测量与信号解调的影响

在全光纤开环光纤陀螺中，利用压电陶瓷调制器可以为光纤陀螺提供互易性正弦相位偏置，但相位调制中的寄生非线性会对陀螺测量产生影响。从理论上给出了二倍频非线性相位调制情况下开环光纤陀螺输出信号的一、二、四次谐波表达式，分析了相位调制非线性对陀螺工作点测量与信号解调的影响，实验验证了相关结果。实验结果与理论分析表明在陀螺应用中必须采取措施抑制非线性相位调制的幅度。     

正弦相位调制位移干涉测量技术中调制频率的优化选择

针对正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于位移测量时,调制频率对干涉信号相位解调的影响,提出一种调制频率的优化选择依据.通过对干涉信号的频谱进行分析,发现当被测位移幅度较小时,较小的调制频率即可满足相位解调的要求;而当被测位移较大时,必须相应地增大调制频率,才能获得比较准确的测量结果.模拟计算以及实验结果表明,被测位移信号的幅度每增大四分之一测量光源波长,调制频率需要相应增大4倍于被测信号频率的大小,才能满足正弦相位调制位移干涉测量技术信号处理的需要.     

基于相位-强度调制转换的光纤色散精确测量方法

在分析光纤色散导致的相位-强度调制转换的基础上,提出了一种利用电光相位调制的光纤色散扫频测量方法。方法的原理为光纤色散使相位调制信号获得附加相移并产生周期性衰落,从衰落曲线的特征性凹陷频率确定出光纤色散。实际运用中,由于凹陷频率附近的信号弱,因此噪声大且不稳定。为了解决这一问题,通过衰落曲线的多项式拟合,进一步提高凹陷频率和光纤色散的测量精度。实验中,对长光纤或者短光纤分别测试以验证本文方法对于不同色散的适应性。实验结果表明,本文方法的相对误差小于0.22%。使用矢量网络分析仪(VNA)和相位调制器进行测试,可工作于不同光波长,适用于测量不同种类的光纤的色散;并且可以利用简单的实验系统,实现光纤色散的大小和符号的测量。     

基于波导调制器的全保偏光纤微振动传感器

为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性,以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应,设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构,引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制,采用低噪声单频保偏光纤激光器作为光源,通过相位载波零差解调方法,实现了微振动信号的保真拾取.通过波导调制器的引入,增加了系统的灵活性和频响范围,并使灵敏度达到了10-5 rad/Hz1/2量级.     

基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

提出了一种基于偏振调制器(PolM)实现微波信号 的瞬时频率测量(IFM)方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制, 利用1个光源和1段单模光纤(SMF)保持光路中功率稳定,通 过光纤的色散将微波信 号频率映射到功率上,最后经过光电探测器(PD)探测并计算出两路电信号的功率比。这个功 率比一一对应于输入的微 波信号频率,最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明,它不仅可以实现1～12GHz宽带范围 内IFM,测量精度可以达到0.2GHz,而且能够同时保证 所测量的微波信号频率的系统误差小,稳定度好。     

一种改善实时性的光辅助微波频率测量方法的研究

针对分段光辅助微波频率测量实时性不足的缺陷,提出一种新的改善实时性的光辅助微波频率测量方法。被测微波信号从上下两支路通过双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)同时对两路不同波长激光进行调制,调制输出激光经过单模光纤、光电转换器还原出微波信号。设置上下支路DPMZM的相位偏置电压,使上支路频率测量范围大,下支路频率测量范围小,在电域分两步计算处理得到被测微波信号频率。该方法避免了装置的调整及重新校准,从而实现更好的测量实时性。实验结果显示,实验装置在4.3~18.7 GHz的频率范围测量时间小于70μs、测量误差±0.4 GHz。     

LiTaO3相位调制器扩频特性的研究

介绍一种利用开关微波信号调制LiTaO3电光晶体．实现对输入光扩频的方法。研究了LiTaO3相位调制器的理论模型．并给出了相应的计算公式。利用公式模拟、计算得到在一定做波功率调制下相位调制器输出的扩频光谱。给出了实际系统的框图，并对实际系统的输出光谱进行测量．得到在不同微波调制功率下的光谱图。对理论计算所得的输出光谱与实际系统的输出光谱进行分析．发现谱线情况较一致．仅对应的微波输入功率有差异．原因是实际系统中微波传输线阻抗不匹配．所需的实际微波功率比理论值大。该系统的电光晶体为LiTaO3．激光器工作波长为1053nm，微波频率为4．3GHz．开关信号是重复频率为1kHz．占空比为4：6的方波。使90％的光功率分散于主峰以及一、二次边频，且一、二次边频的功率近似相等。     

基于锯齿波调制的光纤陀螺本征频率跟踪测量

为了实现快速且高精度的光纤陀螺(FOG)本征频率跟踪测量,提出了一种基于锯齿波调制的本征频率跟踪方法。根据基于偶数倍本征频率锯齿波调制的光纤陀螺本征频率测量理论,对相位调制器施加接近偶数倍本征频率的锯齿波调制信号,然后对光波进行相位调制,解调得出的误差信号强度反映锯齿波调制频率偏离偶数倍本征频率的程度。根据误差信号的强度调节锯齿波调制信号的频率,使误差信号为零,此时锯齿波信号的频率等于本征频率的偶数倍且方波偏置调制准确地处于本征频率上。实验结果表明,该方法可以实现光纤陀螺本征频率的跟踪。与传统测量方法相比,该方法具有快速、高精度等优点,测量的精度优于1Hz。     

基于单光路偏振复用的微波瞬时频率测量方案

提出一种基于单光路偏振复用技术的微波瞬时频率测量方案.该方案仅需要一个双偏振-双驱动的马赫-曾德尔调制器来提供受激布里渊散射所需的泵浦光与探测光.与现有的双路布里渊散射方案相比,本方案结构简单,系统体积明显减小,泵浦光与探测光干涉稳定且可控,且系统的稳定性增强了.待测微波信号经过载波抑制双边带调制后作为泵浦光,扫频探测信号经过相位调制后作为探测光,利用受激布里渊散射效应实现从相位调制到强度调制的转换.通过建立扫描频率与输出光功率的映射关系,实现了微波信号瞬时频率测量.此外,建立了理论模型和仿真模型来分析泵浦光波长抖动、直流偏置点漂移、电移相器相位漂移,以及泵浦光、探测光偏振状态偏移对频率测量精度的影响.研究结果表明,该方案可以实现30 GHz以上微波信号的频率测量,且最大绝对测量误差不超过30 MHz,相对测量误差低于2％.该方法通过增大扫频探测信号的扫描范围和调制器的调制频率范围,可进一步扩展频率测量范围,在低成本、宽频谱的雷达侦测领域具有良好的应用前景.     

一种利用双路相移布拉格光栅的快速微波频率测量方案

采用相移布拉格光栅设计了一种快速微波频率测量方案。通过在上下两支路配置具有不同陷波频率的相移布拉格光栅,再分别与激光源、相位调制器进行融合处理,利用光电探测器输出功率比与待测微波信号频率之间的映射关系建立幅度比较函数,进而实现微波频率测量。理论分析和仿真结果表明,通过调节激光源的载波频率,可改变微波频率的测量范围和测量精度;再结合大范围低精度频率测量和小范围高精度频率测量的两步测量法,可实现高精度的微波频率测量。该方案具有结构简单、测量精度高等优点。     

超声驻波光强调制器的调制度测量

本文给出了一种利用低频调制法测量超声驻波光强调制器的调制度的新方法.利用这种方法,克服了一般光电测量系统无法同时测量直流与高频交流分量的困难,可直接在示波器上显示出光电讯号的直流分量及一个幅度等于高频交变分量幅度1/2的低频讯号,从而可利用调制度的原始定义计算调制度.     

Electro-optic diffraction grating for light beam modulation and diffraction

The interaction between a strong traveling microwave signal and an optical beam in an electro-optic material is described in the limit of very high microwave dielectric constant. The interaction produces effects analogous to those produced by a moving diffraction grating. When the optical beam is wider than the wavelength of the microwave signal, the first grating order is resolved from the zero-order or main beam. Under this condition two types of devices become possible: 1) a beam deflector which can position an optical maser beam on, for example, 10⁵distinct points with negligible crosstalk and with address times of order 10^-7s, 2) a baseband light intensity modulator which is founded on the fact that light deflected into the first-order beam by the microwave signal is removed from the main beam. The amount deflected into the first-order beam is proportional to the microwave power; the intensity modulation follows the microwave envelope. The power required for a given modulation depth is inversely proportional to the seven halfs power of the dielectric Constant. As an example, for a not unrealistic choice of dielectric constant of 10⁴, complete transfer from the zero-order to the first-order beam requires 5 watts of microwave power. The interaction length is of order one centimeter and the interaction bandwidth is essentially unlimited. As a baseband modulator the maximum instantaneous bandwidth is of order 10 percent of the subcarrier frequency. Experimental verification is provided in an earlier paper [1].     

基于相位调制器的宽带窄线宽的线性调频激光源的产生

提出了一种基于相位调制器(PM)和可调谐光滤波器产生线性调频激光信号的方法。该方法利用带有基频的微波线性调频信号作为相位调制器的驱动信号,窄线宽的激光种子源经相位调制器调制后产生一系列的宽带线性调频激光信号。通过可调谐光滤波器抑制其他边带保留所需阶次的线性调频激光信号。实验结果表明:当光滤波器保留正二阶调频激光信号时,获得了调频带宽为2 GHz、调频速率为6 THz/s的线性调频激光信号。在观测时间为1 ms时,测得的线性调频激光信号的瞬时线宽为3.2 kHz。该方法结构简单,易于实现,并且对调频连续波激光雷达、相干光谱分析等测量应用有重要意义。     

次谐波调制下光注入DFB-LD结构的可调谐光电振荡器

为实现具有高频谱纯度、低相位噪声的宽带可调谐微波信号生成,提出并通过实验验证了一种次谐波信号调制下光注入半导体激光器结构的光电振荡器,其原理为通过利用光注入半导体激光器的单周期（P1）振荡工作状态和波长选择放大特性实现可调微波信号生成,并进一步通过在光电振荡环路中引入次谐波信号调制对系统生成微波信号的频率稳定性、边模抑制比与频谱纯度进行优化。实验结果表明,文中方案提出的光电振荡器可以生成输出功率大于5 dBm,频率调谐范围为12~18 GHz的微波信号。同时,系统生成的微波信号的3 dB带宽为100 kHz,边模抑制比可达 51 dB,且信号在频偏量为100 Hz和10 kHz处的相位噪声分别为?78 dBc/Hz和?109 dBc/Hz。此外,光电振荡器生成微波信号的频率调谐范围只受系统中使用的各类光电器件工作带宽的限制,通过采用具有更大带宽的光电器件可以实现更高频率的微波信号生成。     

A New Optical Phase Modulator Dynamic Response Measurement Technique

A new technique for measuring the dynamic response of optical phase modulators is presented. It is based on a photonic signal processor principle, in which the phase modulator is inserted in a Sagnac loop, and coherent summation of the counter-propagating phase modulated signals converts the off-loop-center phase modulation into intensity modulation, so that modulator response can be measured on a network analyzer from the envelope of the resulting microwave photonic filter response. Experimental results demonstrate that this technique is applicable for both polarizing and nonpolarizing waveguide optical phase modulators, and that it has wideband measurement capabilities with swept frequency response characterization features.      

基于单边带调制的前馈技术压缩半导体激光器线宽

提出了一种基于电光单边带调制的前馈线宽压缩系统,该系统主要包括相位噪声检测和单边带调制两大部分。相位噪声检测部分输出一个与相位误差成比例的误差电压信号,电压信号通过线性调频作用于单边带强度调制器,实现对激光信号的调制。单边带调制器采用马赫增德尔强度调制器的结构,相当于内嵌四个相位调制器,通过相位调制达到强度调制的目的,最终得到线宽压缩的激光信号。实验针对波长为1552.52nm、功率10mW 的分布反馈（DFB）半导体激光器,通过对闭环系统的搭建与仿真,激光器的线宽从原来的0.5nm减小到0.016 nm,实现了对半导体激光器线宽的压窄。     

Small-Signal Power Measuring Technique for Measuring the Frequency Response of Electroabsorption Modulators

We propose and demonstrate measurement of the frequency response of an electroabsorption (EA) modulator using an extended small-signal power measuring technique. In this technique, the modulator is driven by a microwave carrier amplitude modulated by a low-frequency signal, and the modulator frequency response is obtained without the need of a high-speed photodetector. Based upon the nonlinear characteristics of the EA modulator and the underlying principle of the present method, equations have been derived. A measurement scheme using a network analyzer and a low-speed photodetector has been proposed and constructed, and the experimental results confirm that our proposed method is as accurate as the swept-frequency measurement using a network analyzer directly     

基于Optisystem的微波光子测频技术

由于电子瓶颈对雷达信号处理的限制,微波光子技术的优势使其成为研究热点,微波光子测频技术的实现,需要将微波信号加载到光调制器上,通过一个光路结构,得到了一个幅度比较函数,这个函数仅与信号的频率相关,从而测出微波信号频率。文中分析了微波光子测频的原理,通过Optisystem环境对其进行验证。并对其测频精度和测频范围进行了分析。