一种中频相同的微波光子信道化接收机

提出一种基于相干光处理的微波信道化接收机,采 用 自由谱范围(FSR)不同的两套光频率梳(OFC,optical frequen cy combs)分别作为 光载波和光本振,使得各个信道的输出具有相同的中频。本文方法将微波信号调制到载波 OFC的每一个 频率分量上,并用法布里-珀罗(F-P)光滤波器对多个信道的调制光边带同时进行带通滤 波,然后与 本振OFC进行相干探测实现频率下转换。若载波OFC比本振OFC的FSR大于1个 信道带宽,并使 F-P滤波器的FSR与本振OFC相等,可得 到等带宽、等中频的微波信道,降低了后续电路的复杂度。对 两个相邻信道进行了实验,将9.74～9.86GHz和9.86～9.98GHz波段的信号分别下转换到两个带宽为120MHz 的中频信道,两个中频信道的中心频率仅相差4MHz分别为900MHz和 896MHz,表明本文方法能够实现等中频的信道输出。     

注入连续光实现锁模光纤激光器的波长稳定

提出了一种实现锁模光纤激光器波长稳定的方法,即向锁模激光器腔内注入连续光,使某一组纵模在注入连续光的基础上起振。这组纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而实现激光器输出光谱的稳定。理论分析发现注入连续光会使锁模激光器纵模线宽变大,而线宽的增大将会增加进入纵模的连续光功率。在实验中对基于掺铒光纤放大器(EDFA)的主动锁模光纤激光器进行波长稳定,激光器的调制频率为10.06 GHz,观察到了良好的稳定效果。为进一步检验波长稳定的效果,对锁模光纤激光器进行波长稳定后,将其输出的光信号经过一个法布里-珀罗(F-P)滤波器,稳定地滤出了功率较高的纵模。法布里-珀罗滤波器的自由光谱区(FSR)为40.24 GHz,透射峰3 dB带宽为40 MHz。实验结果证明纵模被稳定在法布里-珀罗滤波器的透射峰范围内,纵模波长的波动小于40 MHz。     

基于倍增FSR式光梳状滤波器阵列的瞬时频率测量研究

基于自由频谱区(FSR)倍数增长式光梳状滤波器阵列,设计了一种微波瞬时频率测量方案,实现了具有自然二进制编码的数字输出。待测微波信号经过载波抑制型单边带调制后加载到光波上产生一阶边带,而后将其输入到光梳状滤波器阵列中;阵列由多个梳状滤波器并联而成,它们滤波响应对应的FSR呈倍数增长趋势,最高位数字输出对应滤波器的FSR最大。滤波后输出的光信号经光电检测、比较和判决后,获得N位自然二进制码标识的频率值,提高了编码效率和测量精度。最后,在0～40GHz范围,验证了4位有效长度的数字编码式测频结果。     

高平坦大带宽可调谐电光光频梳光源

光学频率梳,简称光频梳,为时域和频域测量提供超精密"光尺",其作为连接光学频率和微波频率的桥梁,可应用于微波信号处理、高性能波形合成、相干光通信等领域。在产生光频梳的众多实现方法中,电光调制法稳定性高,不受腔约束,梳齿频率间隔可在几十GHz内调谐。然而,采用电光调制器直接调制的输出梳齿数目与总调制深度相关,光谱范围较窄,系统成本随调制器个数增加而变高。     

基于共焦法布里-珀罗腔的无调制激光频率锁定

将激光器锁定到合适的参考频率上,可以有效改善激光器的频率稳定性。对于共焦法布里-珀罗(CFP)腔,沿腔轴的光路与同腔轴有一小夹角的光路对应的光程不同,因此二者对应的腔共振透射峰的频率之间会发生相对频移。这一特性可用来产生以共焦法布里-珀罗腔作为频率标准稳定激光频率的类色散型鉴频曲线,而不需要对激光频率或者共焦法布里-珀罗腔长进行调制扰动,也无需采用相敏探测。实验中实现了自制的852 nm光栅反馈半导体激光器相对于共焦法布里-珀罗腔的无调制频率锁定,由闭环锁定后的误差信号分析,30 s内典型的频率起伏小于340 kHz,较相同时间段内激光器自由运转时的频率起伏(约10 MHz)有了显著的改善。还通过调节入射到共焦法布里-珀罗腔两光束之间的夹角来改变频移量,对不同频率间隔下的类色散型鉴频曲线的斜率以及对激光器锁频后的频率稳定性作了比较。     

超窄带梳状滤波器固体腔的厚度测量方法研究

运用法布里-珀罗(Fabry-Perot)千涉技术,将被测元件等效成测量系统的干涉腔,采用相邻干涉极值的判定依据,实现了对固体腔型超窄带梳状滤波器组成元件--未镀膜层固体腔(熔融石英)的高精度厚度测量.该光学测量系统结构简单、温度稳定性好、成本低,完全可以实现以往需采用光谱分析仪才能完成的超精细测量.     

基于模式理论的EFPI传感器输出干涉谱分析

运用模式理论研究分析了单模光纤法布里-珀罗传感器(EFPI)在白光条件下的输出干涉谱,理论推导出反射光干涉光谱的归一化函数表达式,分析得到输出干涉谱受法布里-珀罗腔的腔长和耦合系数的相位变化的共同影响,并与传统几何光学的方法相比较。通过计算机仿真,可以清晰看出各参数与输出干涉谱的关系。其研究结论为高精度和高准确度的法布里-珀罗系统的实现提供了更为精确的理论基础。     

基于F-P滤波器的光纤光栅解调系统的优化设计

为了提高基于法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器的光纤光栅波长解调系统的性能,提出了一种采用新型光纤梳状滤波器作为参考波长装置的解调方案.新型光纤梳状滤波器由两个啁啾光栅和一个光耦合器组成,与传统的参考光栅相比可以为解调系统提供更多的参考点.优化后的解调系统重复性好,运行更稳定、精确.     

基于叠印啁啾光纤布拉格光栅的宽谱微波光子信道化接收方法

提出了利用叠印啁啾光纤布拉格光栅(S-CFBG)实现宽谱微波信号光子信道化接收的方法。利用一个S-CFBG产生光频梳(OFC),接收的微波信号被强度调制器调制到OFC的各个载波上。第二个S-CFBG对不同的边带进行滤波,利用波分复用(WDM)解复用器进行信道分离,实现对宽谱微波信号频率的实时测量。该方法还可以同时检测不同射频(RF)载波上所携带的数据信息,无需传统的电本振源阵列,简化了系统结构。建立了测量范围为0～20GHz,测量精度为0.5GHz的宽谱微波信号信道化接收仿真系统。实现了不同RF频率上携带信息的实时同步检测,并对接收误码性能进行了分析。     

高平均功率TEA CO_2激光器的快速电控调谐

高平均功率ＴＥＡＣＯ_２。激光工程要求激光器在四个跃迁带（００°１—１０°０带和００°１—０２°０带的Ｐ支和Ｒ支）之间进行快速的发射跃迁带选择．本文探讨采用低锐度的法布里－珀罗调制器作为输出反射镜进行快速电控调谐的可行性．主要研究结果如下：１）研究了法布里－珀罗调制器的透射率和反射率的频率选择性．将法布里－珀罗调制器调谐的激光器分为两类;第一类是在激光谐振腔内插入倾斜的法布里－珀罗调制器,基于透射率的频率选择性实现调谐,该方案称为“透射式方案”;第二类是采用法布里－珀罗调制器作为激光谐振腔的输出…     

Multi-band microwave photonic satellite repeater scheme employing intensity Mach-Zehnder modulators

To solve the satellite repeater's flexible and wideband frequency conversion problem, we propose a novel microwave photonic repeater system, which can convert the upload signal's carrier to six different frequencies. The scheme employs one 20 GHz bandwidth dual-drive Mach-Zehnder modulator (MZM) and two 10 GHz bandwidth MZMs. The basic principle of this scheme is filtering out two optical sidebands after the optical carrier suppression (OCS) modulation and combining two sidebands modulated by the input radio frequency (RF) signal. This structure can realize simultaneous multi-band frequency conversion with only one frequency-fixed microwave source and prevent generating harmful interference sidebands by using two corresponding optical filters after optical modulation. In the simulation, one C-band signal of 6 GHz carrier can be successfully converted to 12 GHz (Ku-band), 28 GHz, 34 GHz, 40 GHz, 46 GHz (Ka-band) and 52 GHz (V-band), which can be an attractive method to realize multi-band microwave photonic satellite repeater. Alternatively, the scheme can be configured to generate multi-band local oscillators (LOs) for widely satellite onboard clock distribution when the input RF signal is replaced by the internal clock source.     

基于DSP的微波光子信号监测系统的设计

射频信号的监测具有广泛的应用前景，文章提出了一种基于DSP的微波光子射频信号监测系统。该系统由前端微波光子信号接收部分和后端信号处理部分组成，射频信号经光学下变频处理得到中频信号，经过ADC模数转换后在DSP上应用快速傅里叶变换(FFT)算法完成对接收信号的频谱分析。实验测试结果表明，该系统可以完成对射频信号的监测，频率测量误差小于0.25 MHz,动态范围为55 dB,灵敏度为-30 dBm。此外，为了进一步验证，应用天线进行手机信号的接收实现了对手机信号通信频段的实时监测。     

基于偏置马赫-曾德调制器的微波光子信号倍频

高速光信号源在现代光通信中不可或缺,目前倍受研究者关注。提出了利用一种具有偏置控制的马赫-曾德尔调制器(MZM),采用倍频方案产生高速微波光子信号,并进行了实验研究。通过在MZM 上施加一定的直流偏置引起两臂光脉冲的相位差,使光脉冲发生分裂实现倍频。实验中,利用5 GHz 的射频信号源,成功获得了频率增加一倍的10 GHz 高质量高速光信号。同时,也可以观察到在不同偏置电压下会产生不同的脉冲序列,发现优化偏压是实现高质量倍频的必要条件。该方案可用于产生40 GHz 以上的高频率光脉冲,可广泛应用于高速光通信。     

基于双光学频梳的超宽带射频信号信道化合成技术研究（特邀）

随着现代通信系统的发展,宽带和高频微波射频信号在雷达,通信和信号处理等领域的应用越来越广泛。基于微波光子信道化技术,文中通过两个自由频谱范围不同的光学频梳,实现了超宽带射频信号的信道化合成。在信道化合成系统中,多个独立的窄带信号输入各个信道进行上变频,并在多外差探测中被重组成为一个具有连续频谱的宽带射频信号。在多外差探测中,干扰抑制技术的使用提高了合成射频信号可达到的最高频率。在实验中,合成了一个覆盖频率范围8.4~12.4 GHz,瞬时带宽为4 GHz的宽带射频信号。实验结果显示,干扰的抑制率达到了21 dB,表明干扰抑制技术的使用提高了输出信号的最高频率的同时有效地提高了频谱利用率。     

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。     

基于单个偏振调制器和光交错滤波器的八倍频微波信号产生研究

提出并实验验证了一种采用单个偏振调制器(PolM)的八倍频微波信号光学产生方法。PolM在大信号调制下产生多个高阶光边带,通过调节偏振控制器(PC)和检偏器,仅获得偶数阶光边带;合理调节其调制指数(射频信号功率),使得二阶边带被完全抑制,四阶边带功率明显高于六阶及其它高阶边带。采用光交错滤波器进一步抑制光载波及六阶边带,仅保留四阶边带,经光电探测器(PD)拍频获得八倍频微波信号。仿真方案选用25GHz和50GHz信道间隔的光交错滤波器,充分利用光交错滤波器的周期滤波特性,在4个频段范围内获得了连续可调的八倍频微波信号。实验结果和理论分析有效验证了所提出方案的可行性。     

基于双平行马赫曾德尔调制器和受激布里渊散射效应的十倍频毫米波信号生成

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZ M)和受激布里渊散射(SBS)效应的10倍频mm 波信号生成方案,具有覆盖频段高和频谱纯度高等优点。在本文方案中,低频率的射频(RF )信号通过DPMZM 对激光器发出的光波进行调制,调节直流偏置电压,使DPMZM的主调制器和两个子调制器均 工作在最小传 输点(MITP),抑制光载波和偶数边带,进一步调节两个子调制器的调制深度和移相器的相 移,抑制一阶和 七阶边带,留下三阶和五阶边带,然后利用SBS效应进行布里渊边带滤波滤除三阶边带,仅 保留五阶边带, 再经光电探测器(PD)拍频即可获得10倍频mm波信号。通过仿真实验,以10 GHz的R F信号为驱 动信号,得到了100GHz的mm波信号,验证了方案的可行性。     

线性调频-Costas频率步进信号分析及宽带合成处理

针对宽带宽角扫描相控阵雷达系统高精度测距、测速应用需求,提出了脉间Costas编码跳频、脉内线性调频调制的信号形式。通过对信号建模及距离-多普勒二维模糊度函数的分析表明,该信号形式综合了线性调频信号和Costas编码的优点,具有接近理想图钉型的模糊函数,可实现距离-速度的二维高分辨率。推导了线性调频-Costas频率步进信号宽带合成的处理方法,并通过仿真验证了该算法的有效性。     

Photonic Frequency Upconversion by SBS-Based Frequency Tripling

We describe a photonic frequency upconversion by the stimulated Brillouin scattering (SBS)-based frequency tripling method. The frequency tripling and the photonic frequency upconversion are simultaneously obtained by incorporating a dual-electrode electrooptic modulator (EOM) and a single optical source. Each electrode of the dual-electrode EOM is driven by both an intermediate frequency (IF) and a microwave radio frequency (RF) signal, respectively, along with the optical frequency tripling scheme. The dual-electrode EOM generates appropriate optical sidebands, while the IF signal is conveyed by the pump signal. After the successive SBS shifting process, one of the third optical sidebands is amplified by the narrow gain spectrum of SBS. The carrier signal at 32.493 GHz with narrow linewidth, which is amplified by 20 dB while the other signals are suppressed more than 20 dB, is obtained after photodetection. From the simultaneous frequency upconversion and tripling, an IF signal at 1 GHz is upconverted around the 32.493-GHz signal, which is tripled from the RF signal (10.831 GHz). To verify the ability of conveying broadband data that is limited in the previous method based on SBS, the upconversion of a pilot tone at 1 GHz is demonstrated, which means that the data rate exceeds 1 Gb/s. The proposed photonic frequency upconversion shows the spurious free dynamic range of 75.1 dBldrHz^2/3 , which is suitable for a wireless personal communication system adopting the analog fiber-optic link.     

宽带低杂散LFM信号的产生方法与系统设计

针对宽带雷达线性调频信号产生,采用FPGA电路和宽带DAC电路直接产生50 MHz~550 MHz 的线性调频中频信号。将中频信号上变频到2 GHz~2. 5 GHz 的射频频段,再经过2 倍频获得4 GHz~5 GHz的宽频带线性调频信号。为进一步提高射频输出信号的幅度/相位特性,采用幅/相预失真校准方法,并精心设计信号产生系统的中频电路和射频电路,进行了实验研究与分析。对实际系统的测试结果表明,系统产生LFM信号的带外杂散优于-55 dB,带内起伏小于依2 dB,且系统稳定、可靠。