利用 MWS对速调管谐振腔的计算和优化

利用电磁计算软件MWS对双重入式几何结构的速调管谐振腔进行了设计,并根据谐振频率和特性阻抗对腔体尺寸进行了仿真优化计算,得到了谐振频率f0为3.0007GHz,特性阻抗R/Q为124.506的双重入式谐振腔的结构参数.对腔体尺寸做了敏感性分析,讨论了腔体尺寸变化对腔体电参量的影响,对具体工程设计具有指导意义.     

谐振式光波导陀螺激光双重锁频技术

基于Sagnac效应的谐振式光波导陀螺具有理论精度高及易集成化等特点是导航及制导系统中重要的发展方向。由于波导腔的小型化发展趋势,现阶段光波导腔自由谱宽通常达到GHz以上,并且谐振腔的谐振频率会随温度变化而漂移,因此对激光器调谐范围提出较高的要求。当激光器调谐范围小于谐振腔的自由谱宽时,谐振频率漂移出激光器的调谐范围而导致陀螺失锁;而增大调谐系数时,会造成激光器控制精度的下降,这在陀螺应用中是互相矛盾的。本文提出了一种应用于集成化光波导陀螺样机的半导体激光器双重锁频的方法,解决了光波导谐振腔的失锁问题,并且在保证温度变化不失锁的前提下通过提升激光器控制精度,将锁频精度从7.22°/h提高到2.86°/h,完成了尺寸为Φ18cm×20cm的谐振式光波导陀螺的集成化,其1h长期零偏稳定性为0.0073°/s。     

液晶可调谐光子晶体谐振腔特性分析

文章提出了一种使用液晶的新型可调谐光子晶体谐振腔结构,利用基于时域有限差分算法的Fullwave软件进行仿真计算,得到了不同的液晶折射率下谐振腔的谐振频率及品质因子.结果表明,整个调谐过程中产生了6个谐振频率,可调谐范围为31.937 nm,其中4个频率的激光品质良好,品质因子最高约为60 000,最低约为2 000.可以看出这种谐振腔具有调谐范围大、品质因子高的特点,因此可以在可调谐激光器中应用.     

2.45 GHz宽阻带高抑制腔体滤波器的研究设计

针对手持式谐波雷达发射机自身产生的谐波信号严重干扰接收到的探测目标谐波信号问题,该文设计了一种谐振器开路端加圆盘的结构,该结构能有效缩小滤波器体积和抑制高次谐振频率产生的寄生通带,并研究了圆盘半径、谐振杆长度、调谐螺钉长度和半径对腔体滤波器谐振频率的影响。结果表明,圆盘半径和调谐螺钉半径增大,则等效电容增加,谐振频率降低。忽略其他因数影响,随着谐振杆长度和调谐螺钉长度增加,等效电感增大,谐振频率降低。最后,利用HFSS软件优化设计了一款中心频率2.45 GHz、带宽0.1 GHz的腔体滤波器。测试结果表明,滤波器通带内插损小于1 dB,阻带为3~9 GHz内衰减优于90 dB,体积仅为51 mm×11 mm×27 mm,满足设计要求。     

基于片上变压器的3.16-7GHz CMOS压控振荡器设计

摘要：本文基于片上变压器的四阶谐振腔实现宽带低相位噪声压控振荡器设计。与传统的宽带压控振荡器相比,在不影响相位噪声性能的情况下能获得几乎2倍于LC-VCO的频率调谐范围,缓和了频率调谐范围与相位噪声之间的限制关系。对变压器的耦合系数与频带选择以及品质因数之间的关系进行了详细的分析。与传统的八边形结构相比,变压器采用圆形共面非对称的中心抽头结构,Q值较高,相位噪声较低。本文采用TSMC 0.18μm工艺实现,在低频和高频模式下输出频率分别覆盖3.16~4.64GHz和4.5~7.01GHz,可实现3.16~7.01GHz连续频率调节,频率调谐范围达75%。在1.8 V供电电压下,消耗直流电流在高频和低频模式下分别为6.3和4.9mA。在载频3.1, 4.5, 5.1, 和 6.6GHz处频相位噪声分别为-122.5, -113.3, -110.1, 和 -116.8dBc/Hz。芯片面积为1.2 mm×0.62mm。     

双腔大频差双频全固态激光器设计与实验研究

为了获得大频差双频激光输出,设计了一种由偏振分光棱镜和半波片组成的新型双折射滤光片作为激光纵模选择元件。将这种新型双折射滤光片置于激光二极管(LD)抽运Nd∶YAG激光器的谐振腔内,实现了单纵模激光振荡。绕激光腔轴旋转半波片以改变波片快轴与偏振分光棱镜偏振面之间的夹角,发现单纵模激光输出功率发生周期性变化,变化周期约为π/2。设计并实验研究了一种LD抽运双腔大频差双频Nd∶YAG激光器,其两个驻波谐振腔(即直线腔和直角腔)共用相同的激光介质和纵模选择元件,1064 nm激光p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡,改变每一谐振腔的长度可以调谐腔内单纵模激光的谐振频率,从而实现双频激光频差调谐。实验观察到1064 nm正交线偏振双频激光的频差在27~113.4 GHz范围内可调谐。     

平板介质的微波分裂腔法介电常数测试技术

为实现微波频段平板类介质材料的介电常数的无损测试,研究了分裂式圆柱形谐振腔测试方法。介绍了分裂式圆柱形谐振腔的电磁场分析理论,采用模式匹配技术实现了介质加载条件下腔内电磁场分布的精确求解,得到了腔体谐振频率与材料介电常数之间的准确关系。在理论分析的基础上,制作了空腔谐振频率为10 GHz的分裂式谐振腔,并与前期研制的闭式谐振腔进行对比测试,介电常数实部测量结果相对误差小于1%。与国外同类产品进行对比测试,介电常数实部结果基本一致,损耗角正切测量结果更接近于文献参考值。因此,微波分裂腔法能够实现平板介质板材的无损测量,具有准确度高,使用方便等突出优势,可在微波频段内实现介电常数为1～20,损耗角正切为1×10^-3～1×10^-5,板材厚度为0.1～2.0 mm的各类平板介质材料介电常数的准确测试。     

双面含孔金属腔体屏蔽效能的快速计算

为研究双面含孔矩形金属腔体的屏蔽效能问题,运用矢量分解和等效传输线相结合的原理,给出了双面含单孔的矩形金属腔体内部中心点屏蔽效能计算方法,通过与电磁数值软件CST 的计算结果对比,验证了该计算方法的有效性,且耗时少、收敛快,运用该方法进一步研究了双面含孔阵矩形金属腔体屏蔽效能,得到了腔体内部多模谐振规律。在共振频率附近,腔体内中心点的耦合电场较强,当频率低于主频谐振时,屏蔽效能随着频率的降低而增大;在2GHz 频率范围内,腔体内部各个方向的屏蔽效能都存在多模谐振的现象,且谐振模式不相同;开有相同面积的孔阵屏蔽效能比单孔差,谐振模式变化不大。     

波导型开放式谐振腔的一种数值解法

本文给出一种求解缓变截面圆波导型开放式谐振腔的数值计算方法。当谐振腔的纵剖面形状给定之后,利用该法可以算出腔中的场强分布、谐振频率及辐射Q值。文中利用这种方法对锥体型开放式谐振腔进行了计算,得出了腔的谐振频率、辐射Q值与腔体参数之间的关系曲线。     

双横模输出微片谐振腔双频频差调谐特性研究

双偏振激光谐振腔能够产生两个垂直偏振的横模模式, 分别为基横模(TEM₀₀)和具有轨道角动量的涡旋光束(LG₀₁), 二者在光频率上具有频差。为了研究两个横模的频率差调谐特性, 采用温度与电压相结合的调谐技术方法, 实现拍频信号在不同频率范围的连续调谐。理论计算分析了两模式频差分别与温度和电压的对应关系, 实验实现了频差的大范围可调谐性, 并对频差的调谐精度进行了测量分析。结果表明, 频差与温度和电压之间都呈现出良好的线性关系, 并得到对温度和电压的调谐斜率分别为3.14GHz/K和1.76MHz/V。该研究能够更好地分析双偏振谐振腔直接产生涡旋光束现象, 并在激光通信和激光雷达探测等技术领域具有应用价值。     

复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置

为了在较低泵浦功率下实现单纵模双波长激光信号的输出,进而获得窄线宽的高频微波信号,设计并实验了一种基于复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置。通过8字腔结构布里渊增益腔和反射式光纤光栅构成的波长选择滤波器实现了4倍布里渊频移间隔的双波长斯托克斯光信号输出,采用200 m长单模光纤作为增益介质,同时与50 m长单模光纤构成级联光纤环结构,采用三端口耦合器与2 m长未泵浦的保偏掺铒光纤构成萨格纳克环结构,利用级联光纤环结构和萨格纳克环结构的复合滤波作用实现了斯托克斯光信号模式的选择,使输出的斯托克斯光信号由多纵模运行状态变为单纵模运行状态。实验证明:通过对输出的单纵模双波长斯托克斯光信号进行拍频检测可得42.85 GHz的高频微波信号产生,线宽为38 kHz;通过改变可调谐泵浦激光器的输出波长,可实现42.25~43.51 GHz范围内的频率调谐;通过稳定性测试,产生的42.85 GHz高频微波信号的频率变化在0.83 MHz内,峰值功率变化在±0.8 dB内,稳定性良好,满足实际应用需求。     

电控宽带连续调谐外腔半导体激光器

介绍了一种电控调谐的外腔半导体激光器，并对其连续调谐特性进行了理论和实验分析。压电陶瓷（ＰＺＴ）（双晶片）的电扫描角度可达１°，采用适当的外腔结构，靠ＰＺＴ可同时改变外腔腔长和光栅衍射角，实现输出波长的调谐。该器件调谐范围最大可达１５ｎｍ，连续调谐范围（无跳模）为５０ＧＨｚ     

基于L型槽结构的小型化SIW滤波器

为了解决传统基片集成波导(SIW)滤波器在通信电路中占用空间较大的问题,提出一种新型的开槽方法实现了小型化SIW滤波器.通过在四分之一模基片集成波导(QMSIW)谐振腔的顶层金属板上蚀刻L型谐振槽,利用开槽扰动的模移技术原理,使QMSIW腔的谐振基模被移动到低频处.基于此,设计了一款中心频率为2.6 GHz,相对带宽为...     

A new type of waveguide ring cavity for resonator and filterapplications

A new type of rectangular waveguide ring cavity has been developed for applications to resonators, filters, and multiplexers. The circuits have advantages of high Q and high power handling capability. H-plane and E-plane waveguide ring cavities have been investigated thoroughly in single-mode and dual-mode operations. For single-mode operation, regular resonant modes, split resonant modes, and forced resonant modes were explained by resonant mode charts of E-field points. Mechanically tuned and electronically tuned resonators built by adjusting the resonant modes between regular resonant modes and forced resonant modes have been demonstrated. For dual-mode operation, a dual-mode filter using a single H-plane ring cavity has been built with a bandwidth of 0.77%, a stopband attenuation of more than 40 dB, and a sharp gain slope transition. Another dual-mode filter which was formed by cascading two E-plane ring cavities has also been fabricated with a bandwidth of 1.12%, a stopband attenuation of 70 dB, a mode purity of 2 GHz at the center frequency of 26.82 GHz, and a sharp gain slope transition     

基于激光外调制的频率可调谐光电振荡器

为了实现光电振荡器(OEO)输出频率的可调谐,提出了一种基于外调制激光的频率可调谐光电振荡器。此方案在单环OEO的基础上增加一个由微波滤波器、电衰减器、电放大器和电移相器构成的电增益选频腔,通过调节电移相器的偏置电压可以等效改变电选频腔的腔长,从而改变其输出微波信号的频率;同时调节光延时线来改变光电振荡器的起振模式,通过电增益选频腔信号与光电振荡器自由振荡信号的电注入锁定,即可实现频率可调谐的光电振荡器,其输出信号的频率由锁定OEO模式的电增益选频腔决定。实验结果表明,本方案产生了频率调谐范围为10.05 GHz~10.09 GHz、调谐步长为400 kHz的输出信号,频率在40 MHz的范围内连续可调谐。在输出频率为10.0519 GHz时,其边模抑制比为60 dB,相位噪声为-115 dBc/Hz @10 kHz。该方案结构简单,既保留了单环OEO低相位噪声的优势,又能有效抑制边模,为实现频率可调谐OEO提供了一种新的方法。     

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1 064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。     

一种高性能体效应管电调振荡器

本文介绍了一种高性能W波段高频端Gunn振荡器.其基波和二次谐波共用一个波导振荡腔,基波频率低于W波段波导截止频率,机械调节频宽100～115GHz,输出功率大于5mW,最大可达18.5mW,线性电调范围大于250MHz.该振荡器用于三毫米锁相系统和大型毫米波望远境2.6mm波段的锁相本振系统.     

Dynamic properties of AlGaAs vertical cavity surface emitting lasers with active region based on submonolayer InAs insertions

It has been shown that the use of submonolayer InAs insertions as an active region of AlGaAs vertical cavity surface emitting lasers make it possible to attain resonant frequencies as high as 17 GHz. In this case, single-mode devices with a smaller diameter of the current aperture make it possible to attain higher frequencies at lower current densities than those of multimode devices with a larger aperture diameter. The maximum error-free data transmission rate in the direct modulation mode in NRZ format is 20 Gb/s and is limited by the parasitic cutoff frequency. The high resonant frequency suggests that further optimization of the device design, directed to decreasing the electrical capacitance and resistances, the data transmission rate in lasers based on submonolayer insertions can be increased to 40 Gb/s.     

基于半导体光放大器交叉增益调制效应的主动锁模光纤激光器

提出一种腔内损耗小的基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制效应(XGM)的主动锁模光纤激光器结构。使用光环行器成功减小了激光器的腔内损耗,提高了激光器的输出功率。从理论上对有理数谐波锁模过程中腔内脉冲复合的物理机制进行了详细分析。利用有理数谐波锁模技术,在调制频率为10 GHz下,得到了重复频率为30 GHz的皮秒级光脉冲序列输出,其峰值功率约0.5 mW。由于半导体光放大器的宽增益谱与滤波器的较大可调谐范围,使得激光器输出可以在较大的波长可调谐范围内保持较大功率输出。成功实现了调制频率为20 GHz的谐波锁模短光脉冲输出,可调谐范围达40 nm,峰值功率大于0.65 mW。半导体光放大器和激光器的短腔长保证了激光器的长期稳定性。     

Integrated Tunable Cavity Gunn Oscillator for 60-GHz Operation in Image Line Waveguide

The design, construction, and experimental test results of a mechanically tunable Gunn oscillator using a recessed diode metal coaxial cavity coupled to an image line waveguide is described. The oscillator frequency was changed by about 10-percent by varying the bias post length into the coaxial structure. The oscillator is designed so that both the Gunn diode and resonant cavity can be quickly replaced to provide extended frequency coverage and efficiency. This Gunn diode oscillator has provided up to 15-mW CW power at 60 GHz with 10-percent tuning range.