22 μm波段多波长可调谐光纤激光器研究

设计了一种基于马赫-曾德(M-Z)光纤干涉滤波器的可调谐多波长掺铥环形光纤激光器,M-Z光纤滤波器由两个3 d B耦合器级联构成,通过光纤耦合器接入环形腔中,并利用Sagnac光纤反射镜实现反射式滤波。实验利用一个发射功率为250 m W的1573 nm光纤激光器作为泵浦源,通过一个1570/2000 nm波分复用器(WDM)注入一段4 m长单模掺铥光纤(TDF)中获得2μm波段光增益。环形腔内加入偏振控制器(PC)调节腔内损耗,实现了2μm波段可调谐多波长输出,观测到最多3个波长激光。     

基于双波长布里渊光纤激光器的微波信号产生

提出一种新颖的基于双波长布里渊光纤激光器产生微波信号源的结构,通过调节偏振控制器(PC)产生稳定输出的双波长光信号,利用输出的双波长产生10.75GHz的微波信号。一段10km长的普通单模光纤(SMF)作为布里渊增益介质,一段4m长未抽运的保偏掺铒光纤(PM-EDF)和一个由2×2的3dB耦合器组成的微环结构用来抑制边模,一个超窄线宽的分布反馈(DFB)激光器作为布里渊抽运(BP)源。产生的10.75GHz的微波信号通过50GHz带宽的光电探测器(PD)拍频并通过电频谱分析仪(ESA)观测,产生的微波信号线宽约为600kHz。     

基于8字型结构布里渊多波长光纤激光器的可调谐高频微波产生

提出基于8字型结构布里渊多波长光纤激光器的可调谐高频微波的产生方法,该结构耦合输出奇次阶斯托克斯光,从而实现间隔约为20GHz或0.16nm的双波长激光信号输出,第一阶斯托克斯光和第三阶斯托克斯光功率变化在±0.35dB以内。双波长激光信号通过外差的方式进入高速光电探测器产生21.39GHz的微波信号,所得到微波信号的信噪比约为20dB,通过拟合得到3dB线宽约为2MHz,微波信号功率变化在±0.75dB以内。并对比抽运光和第二阶斯托克斯光拍频的微波信号线宽,线宽约为2 MHz。通过调节抽运光的波长实现了微波信号可调谐,范围为±0.28GHz。实验结果说明,所提结构可实现近20GHz的可调谐微波信号,对进一步提高微波信号的质量进行了分析。     

全双工逆向调制回复空间光通信系统性能评价

基于逆向调制反射器(MRR)的空间光通信系统因其结构紧凑、可免去链路一端的捕跟(APT)系统、功耗低等优点,是空间光通信系统研究热点之一。提出采用双波长激光发射实现全双工逆向调制回复空间光通信结构,并基于该结构对强度调制解调模式,通信距离为300 km,通信速率为1 GHz下的地面站对近地小卫星全双工通信链路进行了链路计算及通信误码率的分析。当MRR端口径为0.1 m时,通信链路余量大于5 dB,通信误码率优于10-15,满足通信链路的要求。并进一步分析了仿真结果存在的缺陷。结果表明所提出的空间光通信结构在小卫星对地面站全双工激光通信是可行的,是未来空间光通信系统发展趋势之一。     

基于单光子线性APD的信息提取算法研究

针对新型单光子线性APD器件获得信息维度多、灵敏度高的特点,提出了一种基于单光子线性APD的微弱回波信号距离信息提取算法。首先利用微弱信号的泊松分布特性对回波信号进行建模,随后对每纳秒内的回波光子数进行统计,利用与脉宽等宽的距离窗进行滑窗求和,将最大值位置作为信号脉冲接收时刻,进而反算距离信息。设计了跟踪前的目标搜索策略和稳定跟踪后的距离门匹配算法,有效降低了背景光干扰和计算资源消耗,在回波光子数分别为200、10、5个时分别获得了100、9993、9658的计算正确率。对单光子量级信号设计了脉冲积累算法,单个光子信号回波的计算正确率为995。同时对静止目标通过算法迭代实现了信噪比为0dB甚至负dB的信息提取,对003个光子信号回波探测的计算正确率为961。仿真结果表明该算法可以综合应用单光子线性APD的强度信息以及单光子灵敏度,实现了在极限灵敏域下的距离信息提取。     

基于拍频调制技术的复合目标源产生装置

传统的复合目标源是微波信号源和红外信号源两 个独立模块的系统集成,存在成本高 昂和结构复杂的问题,为解决上述问题,本文提出了一种基于拍频调制技术的微波信号和红 外信号复合产生结构,通过任意波形发生器在光信号上加载不同的调制信息结合光外差法可 实现不同重频和脉宽的高频微波信号产生,利用激光信号和红外信号转换模块可实现激光信 号到红外信号的转换。与传统方法相比,本文在同一结构中实现了微波信号和红外信号的复 合产生,并以其中一种调制方式为例论述了带有调制信息的9.69 GHz 微波信号产生,温度可 达230 ℃的红外信号产生,且该系统主要采用光纤器件组成,具有结 构简单、成本低廉、抗干扰能力强等优点。     

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。