双光频梳辅助的微波频率测量方法北大核心CSCD

为实现大频率范围内多微波频率的高精度即时测量,提出了一种基于双光频梳和法布里-珀罗滤波器(Fabry-Perot filter,FPF)的微波频率测量方案。将待测微波信号通过单边带调制加载在一路光频梳上进行频率复制,再将调制后的光信号通过一个法布里-珀罗滤波器进行信道分割。FPF的输出信号和另一路光频梳耦合后通过光解复用器实现信道化接收。通过设置合适的系统参数,可使得每个信道输出的拍频信号在同一窄带中频频段内。基于频率-光功率映射的原理,通过判断信号的存在性即可确定未知信号所处的频率段,实现信号频率的粗估计。通过对目标信道输出的微波信号进行采样、模数变换和信号处理可实现未知信号频率的高精度测量。通过实验仿真验证了所提方案的有效性,频率测量误差在±2.5 MHz内。     

利用声光差频抑制集成光学陀螺背散噪声研究

研究了利用两个声光移频器间的差频抑制谐振式集成光学陀螺中的背向散射噪声.测试了声光移频器的输出特性,结果表明声光移频器输出功率随调制频率变化.测试并说明了两路声光移频器的功率不平衡会影响环形谐振器的谐振曲线深度和陀螺解调曲线的斜率,并最终导致陀螺的测量误差.实验中通过补偿声光移频器的输出功率,有效地克服了声光移频器功率带宽的影响,陀螺零漂从补偿前的0.28 mV降低为0.095 mV.     

基于光频梳的超短光脉冲的产生及其在光模数转换中的应用

提出并实验验证了一种基于光频梳的超短光脉冲的产生方法。使用强度调制器和相位调制器级联直接调制直流激光得到了29条顶部功率变化小于1.5dB的光频梳。利用单模光纤色散将光频梳整形成重复频率为10GHz,脉宽为2.68ps的光脉冲。并成功用于对1～4GHz信号采样,系统的信噪比可达33.83dB,等效于5.33bit的有效比特数。     

基于偏振复用技术的光频梳研究

为提高光频梳带宽和谱线平坦度,设计了一种基于偏振复用和电吸收调制(EAM)技术的光频梳产生方 案。通过调整EAM 参数产生除中心载波外的高平坦度光频梳,再结合偏振复用技术优化中心载波峰值功率,使得光频 梳带宽整体提升一倍。文中讨论了相关参数对光频梳平坦度的影响,利用Optisystem 软件搭建了基于该方案的微波频 率可调载波重用全双工光载无线系统(RoF)。研究结果表明,在下行链路中当误码率为10-9 时,传输10 km 与背靠背 传输相比功率代价仅为0.42 dB。     

基于双平行MZM和HNLF四波混频效应的24倍频光生毫米波技术

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM ) 和高非线性光纤(HNLF)四波混频(FWM)效应的24倍频光生毫米波方案。首先 通过控制DPMZM的 直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波和±2阶边带,获得±4阶光边 带;再将其放大后输入到HNLF,通过FWM效应生成±12阶光边带,最后由光 电控制器(PD)拍 频得到24倍 频的毫米波输出。通过仿真,验证了方案的可行性。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好 等优点。     

分布式光纤传感技术在蜗壳模型试验中的应用

分布式光纤传感器与传统应变片和光纤光栅传感器相比,具有分布式测量的显著特点,成为传感器领域的研究热点。随着技术的进步,基于瑞利散射的光频域反射技术(OFDR)得到了迅速的发展。该文介绍了OFDR的测量原理,并将分布式光纤传感器应用于蜗壳模型试验中。为检验蜗壳充水后的变形规律,检查蜗壳和混凝土的整体安全性和设计的合理性,对蜗壳试验过程中外围混凝土应变进行监测。通过分布式光纤传感器在每级水压加载下产生的应变,获得蜗壳模型外部变形以及裂缝发展的情况。实验结果表明,分布式光纤传感器能够真实地反应结构物的应变分布,及时准确地监测蜗壳模型在加压作用下混凝土变形及开裂情况,对结构的损伤进行识别。     

分布式光纤温度传感器的研究现状与发展趋势

综述了基于光时域反射技术(OTDR)和光频域反射技术(OFDR)，以光纤中光散射效应(布里渊效应、喇曼效应)作为温敏信号的分布式温度光纤传感器的特点、原理和研究现状，并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势。     

基于频域分析的光学相干显微镜中的色散补偿

提出基于频域分析的色散补偿方法,对光学相干显微镜的干涉信号进行快速傅里叶变换,得到频率幅值极大值对应的平均波数,将提取的解包裹后的相位以平均波数为中心做多项式拟合,得到二阶色散系数。实验中,通过在参考臂中插入不同厚度的色散介质来引入两个干涉臂色散介质的光程差,并求得相应的二阶色散系数。通过最小二乘线性拟合,证实了二阶色散系数和色散介质的相对厚度具有很好的线性关系。根据该线性关系,可以在参考臂中插入适当厚度的色散介质来完全补偿干涉系统的二阶色散。     

A method for nonlinearity compensation of OFDR based on polynomial regression algorithm

A method based on polynomial regression algorithm(PRA) is proposed in this paper to compensate the nonlinear phase noise in optical frequency domain reflection(OFDR) systems. In this method, the nonlinear phase of OFDR systems is represented by the polynomial phase function, and then the coefficients of the polynomial phase function are estimated by PRA. Finally, the nonlinearity is compensated by match Fourier transform(MFT). Simulation results demonstrate that the proposed algorithm has good performance in compensating both weak and strong nonlinear phase noises of OFDR systems.     

Optical frequency domain ranging by a frequency-shifted feedbacklaser

This paper describes the theoretical and experimental study of a new technique for optical frequency domain ranging (OFDR) by a frequency-shifted feedback (FSF) laser. In conventional OFDR, a frequency chirped single-mode laser is used as a light source to convert a distance into a beat frequency, and a tradeoff exists between measurement range and resolution. The FSF laser output consists of periodically generated chirped frequency components whose chirp rate is faster than 100 PHz/s (P=10¹⁵), By use of the FSF laser, the tradeoff is removed and long-distance high-resolution OFDR is realized In the experiment, a distance of 18.5 km was measured with a resolution of 20 mm     

Microwave Generation Based on Optical Domain Microwave Frequency Octupling

A novel approach to achieving microwave frequency octupling in the optical domain is proposed and demonstrated. The proposed system consists of two cascaded Mach-Zehnder modulators (MZMs) that are both biased at the maximum transmission point, with a tunable optical phase shifter connected in between to introduce a phase shift. An input microwave signal is applied to the MZMs with its power adjusted to ensure the two MZMs having an identical phase modulation index. A theoretical analysis that leads to the conditions for achieving frequency octupling is provided. The approach is verified by experiments. The phase noise performance and the frequency tunability are also experimentally investigated.     

基于FP-LD实现副载波信号产生

采用一种基于法布里-珀罗腔激光二极管(FP-LD)的副载波信号的产生方案,此方案主要包括一个FP-LD和一个电光相位调制器(PM)。首先利用可调谐激光器、电光PM及微波源产生光正弦相位调制信号,将该信号注入到FP-LD中,通过FP-LD的注入锁定将该信号转换为副载波信号。在实验中,分别以2、3、4和5 GHz的调制频率注入到FP-LD中,相应得到22、21、24和25 GHz的副载波信号。     

基于OFDR技术的深层土体水平位移场监测研究

深层土体水平位移场监测是基坑安全开挖的重要指标,现有测斜法耗费大量人力,且精度较低,但仍是当前获得水平位移的主要方法。该文提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的分布式光纤测量法,推导了应变-挠曲变形转换关系,通过室内实验进行了验证,证实了分布式光纤测斜的可行性和准确性,且基于OFDR的测量方法在苏州某基坑工程中得到了应用,准确详细地获取了基坑在开挖过程深层土体位移信息。     

基于双平行MZM调制器和四波混频效应的高倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于双平行Mach-Zehnder调制器(DPMZM ) 和半导体光放大器(SOA ) 的四波混频(FWM ) 效应的 24 倍频微波信号光学生成方案,具有覆盖频段高、系统结构简单 和 频谱纯度较高等优点。在本方案中,低频率的微波信号 通过 DPMZM 对光源进行调制,调节直流偏置点使 DPMZM 的两个子 MZM 和主 MZM 均偏置在最大传输点,抑制 所有 奇数边带,进一步调节两个子 MZM 的调制深度和移相器的相移,完全抑制光载波和二阶边带,得到±4阶光边带;再经 过 SOA 发生FWM效应 , 产生±12 光边带,经过光电探测器拍频后可获得 24 倍频的微波信号。最后,通过仿真实验, 以 10GHz 的微波信号为驱动信号,得到了 240GHz 的微波信号,验证了方案的可行性。     

一种克服色度色散影响的四倍频光毫米波信号产生方法

提出一种克服色度色散影响的四倍频光毫米波信号产生方法。该方法使用一个双驱动马赫曾德尔调制器,通过调整上、下两路射频信号的相位差、直流偏置点、调制系数以及基带信号增益,将数据信号仅调制到四倍频光毫米波信号的一个2阶边带上传输,解决了色度色散引起的码元走离问题,有效增加了传输距离。理论分析和仿真实验结果表明,信号在光纤中传输120 km后眼图仍然十分清晰,经过60 km传输后的功率代价约为0.45 dB。另外,基于频率再用技术,没有调制数据的另一个2阶边带信号还可以作为全双工光纤无线通信(RoF)系统的上行链路光载波,简化了基站配置。仿真实验结果表明,双向2.5 Gbit/s数据信号在光纤中传输40 km后,功率代价小于0.6 dB。     

基于级联相位调制器和光衰减器的光频梳产生研究

提出了一种基于级联相位调制器和光衰减器的光 频梳产生方案,建立了方案的理论模型并进行了 系统验证,研究了射频(radio frequency,RF) 信号幅度和光衰减器衰减系数对光频梳平坦度的影响。结果表明数值 计算与实验 结果一致性较好,通过调整RF驱动信号幅度和光衰减器衰减系数可产生梳线数量为15条、平坦度为 0.8 dB,边模抑制比(side-mode suppression ratio,SMSR) 为5.05 dB的光频梳。方 案中引入滤波器后,在梳线数量保持不变的前 提下,其平坦度和SMSR可分别提高62.5%和61.4%。     

基于级联调制器和四波混频效应的24倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器 (MZM)和半导体光放大器(SOA)的24倍频微波信号 光学生成方案,具有覆盖频段高、杂波抑制效果好等优点。在本方案中,低频微波信号分别 通过两个级联 MZM对连续光源进行调制,调节直流偏置使两个MZM均工作在最大偏置点,以抑制奇数阶光分 量;进一 步调节两个MZM的调制深度,并结合可调谐电相移器(TEPS)和可调谐光相移器(TOPS)引入相 移,完全抑 制第2个MZM输出的±2阶光分量和光载波,得到±4阶光分量;再经过SOA发生四波混频(FWM )效应,形成±12 阶光分量;滤波后拍频可以获得24倍频微波信号。最后,搭建了实验和仿真系统,分别以11．0GHz,11.5GHz和12.0GHz的微波信号为驱动,得到间隔为264、276GH z和288GHz的±12阶光边带,有效验证了方案的可行性。     

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。     

谐振式光学陀螺锁频偏差的消除方法研究

谐振式光学陀螺系统需要使用激光器跟踪锁定谐振频率进行角速度检测,但其所用的半导体激光器存在光功率波动问题,受到相位调制器残余强度调制的影响,会使系统的解调曲线中心点发生偏移,导致陀螺系统出现锁定偏差,输出路形成长期漂移,该文对此进行了仿真分析与实验测试,并通过标定光功率与解调曲线中心点的方式得到两者线性关系,实时检测光功率补偿陀螺系统锁频点,消除光功率波动引起的陀螺输出误差,在本方案下陀螺系统的零偏稳定性测试为80 (°)/h,且输出路无漂移现象,能够提升陀螺系统的长期工作稳定性。     

基于频域编码的光码分多址城域/接入网

本介绍了基于频域编码的光码分多址技术的基本原理和组网的网络结构，提出了基于频域编码的上／下路复用器的实现方案，比较了光码分多址和波分多址技术的优缺点，最后指出基于频域编码的光码分多址技术是实现光城域网和光接入网的重要技术。