基于微环的响应可切换微波光子滤波器

基于微环谐振腔和光纤布拉格光栅，利用相位-强度调制，实现了三种滤波响应可切换微波光子滤波器。通过改变光纤布拉格光栅反射谱、微环谐振腔陷波和光载波三者之间的相对波长，微波光子滤波器的滤波响应可以在带通、平顶带通和高通之间切换。制备了欧拉微环并搭建了微波光子滤波器系统，实现了上述三种响应。三种响应的带宽均具有一定的调谐能力，其调谐范围分别为5.56～7.68 GHz、6.23～11.92 GHz和5.83～10.86 GHz。三种响应下微环的插入损耗均小于10 dB。可切换的滤波响应使该微波光子滤波器具有更高的灵活性，在频率测量、杂散抑制等场景中具有广阔的应用空间。     

微波光子滤波技术

微波光子滤波器(MPF)是在光域内实现对微波/射频(RF)信号进行滤波的器件.由于微波光子滤波器在射频系统中具有带宽大、快速可调谐、可重构、无电磁干扰(EMI)、低损耗和重量轻等优点,因而这一类器件已经引起了越来越多的人们的兴趣.在概述微波光子滤波器基本原理基础上,分别介绍了现阶段对微波光子滤波器可调谐性、负抽头等问题基本方法的实现,并简要比较了不同方法的优缺点.最后展望了微波光子滤波技术的发展方向和技术难点.     

基于氮化硅微环和载波分离的可重构微波光子带通滤波器

基于Add-Drop型氮化硅微环滤波器,利用光学单边带调制和光载波分离的方法,实现可重构微波光子带通滤波器。滤波器带宽和带外抑制比分别达到726 MHz和37.0dB。并且通过改变光载波波长实现1.64~23.41GHz的滤波器频率调谐;通过调节微环耦合系数实现0.683~2.246GHz的滤波器带宽调谐,在带宽调谐范围内带外抑制比大于26dB。     

基于微波光子滤波器的归零到非归零码型转换研究

从信号频域处理的角度分析并实验验证了一种基于微波光子滤波器的归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的码型变换方案。理论上,通过对RZ和NRZ码基带信号的频谱特点以及微波光子滤波器的特性进行分析,构建一个低通滤波器并对RZ码信号进行滤波,强烈抑制RZ码信号中的时钟分量,最终实现RZ到NRZ码的码型转换。在实验中,采用一种两抽头加色散延时的微波光子滤波器对速率为10Gbit/s的RZ码信号进行了处理,成功得到了转换后的NRZ码信号。信号波形和频谱均显示了此方案的良好性能。通过简单地调节微波光子滤波器的部分参数,可对任意速率的信号进行处理,具有很好的灵活性。     

基于色散光纤环级联结构的可调谐带通微波光子滤波器

提出并验证了一种宽调谐带宽的带通微波光子滤波器设计方案。该滤波器借助可调谐光纤光栅Sagnac环对宽带光源进行均匀切割,产生波长间隔可调的连续光载波作为滤波器的抽头,结合色散光纤环级联结构,实现滤波器的可重构性。研究结果表明,在光电调制器和光电探测器的频率带宽足够大的情况下,当光纤光栅Sagnac环的臂长差在0.50~8.28mm内变化、可调谐光纤延迟线的最小变化步长为0.01mm时,该方案能够实现滤波器中心频率在8.0506~1333.2000GHz内调谐,调谐步长为161.01MHz,边瓣抑制比达到27dB。     

基于多波长光纤激光器和色散器件级联的微波光子带通滤波器

提出了一种基于多波长光纤激光器和色散器件级联的微波光子带通滤波器。该滤波器利用双折射光纤环镜对多波长激光器的输出信号进行整形,整形后的信号作为滤波器的抽头,实现滤波器的可重构性。将标准单模光纤(SSMF)和光纤延迟环级联作为延迟单元,实现滤波器的频率选择性。通过改变波长间隔或标准单模光纤的长度,实现滤波器的可调谐性。研究结果表明与只用SSMF作延迟单元相比,该微波光子滤波器的品质因数Q提高了182.26,3dB带宽减小了670MHz。     

基于偏振控制的Sagnac环负系数微波光子滤波器

为了克服正抽头系数低通滤波的限制,满足光载无线通信(ROF)、无线通信等系统对带通滤波器的需要,提出了一种新的负系数带通微波光子滤波器结构。系统采用了一种偏振敏感的电吸收调制器,其横向电场(TE)和横向磁场(TM)方向上具有不同的调制系数,在小信号调制下仍为线性调制。通过旋转偏振控制单元的波片,改变其快轴与TE方向的夹角,可以得到任意偏振态的转换。当偏振控制单元由两个旋光方向相反的法拉第旋光片和一个1/2波片组合时实现了负系数滤波,和一个1/4波片组合时得到了正系数滤波。     

基于重构等效啁啾超结构光纤光栅的可调谐微波光子滤波器的仿真研究

提出了一种新型的基于重构等效啁啾(REC)超结构光纤光栅的可调谐微波光子滤波器的结构。根据REC技术, 利用同一块均匀相位掩模板可以灵活地设计制作出具有不同斜率的线性群时延的光纤光栅。作为有限冲击响应(FIR)滤波器的抽头延时单元, 不同光纤光栅之间群时延的差值决定了滤波器的自由频程(FSR)。通过改变可调谐激光器的输出波长来选择不同的抽头间时延差从而达到调谐FSR目的。仿真结果表明, 该滤波器可以实现中心频率从21 GHz到33 GHz的连续可调。事实上, 由于REC技术的灵活性, 在理论上对于任意给定的频段和调谐范围, 这种新型的滤波器结构都能够实现。     

可调谐窄带宽的负系数微波光子滤波器

针对负系数微波光子滤波器很难用正系数的光学抽头来实现,提出了一款基于色散器件级联的可调谐、窄带宽、负系数微波光子滤波器。利用整形后的多波长光纤激光器的输出信号作为滤波器的抽头光源,将单模光纤与F-P光纤环级联作为延迟单元,实现滤波器的频率选择性。利用相位调制器和级联的色散器件共同作用,实现负系数的微波光子滤波器。实验得到了波长间隔为0.34 nm的多达37个激光信号的稳定输出,进而基于此实验结果仿真研究了F-P光纤环中C2、C3的耦合系数r、不同长度的可调谐光纤延迟线（TODL）和延迟单元中不同长度的单模光纤等参数对微波光子滤波器性能的影响。     

利用DIRECT算法设计基于FBG延迟线的微波光子滤波器

将DIRECF全局优化算法应用于微波光子滤波器的设计中,用C语言实现该算法来得到抽头系数,利用MATLAB对滤波器幅度响应进行仿真,分析了FBG反射系数搜索范围、抽头系数为正且具有对称性时对滤波特性的影响,并进行了优化设计,仿真结果表明了这种算法的可行性和有效性．     

采用双平行马赫曾德调制器的四倍频信号产生

采用了一种基于双平行马赫曾德调制器（DPMZM）产生四倍频微波信号的方法。理论分析了微波四倍频的基本原理,双平行马赫曾德调制器的上臂子MZM加载射频信号,且上臂子MZM工作在最大传输点,下臂子MZM直通光载波,使DPMZM最终工作在载波抑制的偶次边带调制模式,结合光学带通滤波器滤除高阶杂散边带,提升四倍频信号的纯净度。搭建了基于双平行马赫曾德调制器的四倍频微波光子链路,并对四倍频系统的性能进行测试,实验结果表明系统的光边带抑制比和射频杂散抑制比分别达到了21.09 dB和28.41 dB。由于链路未引入额外的电子器件,系统可以产生高达80 GHz的微波信号。基于双平行马赫曾德调制器产生四倍频微波信号的方法结构简单,易于控制,具有良好的倍频性能,可实现高纯净度和高频率的四倍频信号的产生。     

新型多抽头复系数微波光子滤波器

基于受激布里渊散射（SBS）和可调谐多波长光纤激光器,设计了一款基于新型多抽头的复系数微波光子滤波器。该滤波器由SBS效应引入一个相移量实现复系数,通过调节SBS的泵浦光功率控制相移量的大小,进而实现滤波器的中心频率连续可调谐。实验研究了基于高掺杂铒纤的可调谐多波长光纤激光器,得到了波长间隔为0.338 nm的多达16个激光信号的稳定输出。以实验数据为抽头光源,仿真研究了SBS增益介质长度、抽头光源的数目和波长间隔对该款微波光子滤波器性能的影响。     

基于掺Er光纤放大器的可调谐微波光子滤波器

提出了一种基于掺Er光纤放大器(EDFA)的光纤环结构可调谐微波光子滤波器.在光纤环结构中引入掺Er光纤(EDF),通过增加泵浦功率提供增益来补偿器件损耗,从而增加了信号的有效采样数,大大改善了滤波器的性能.在泵浦功率为42.7 mW时,实现了通带3 dB带宽为0.15 MHz、Q值为100和抑制比为20 dB的微波光子滤波器.进一步通过在光纤环结构中引入可调光纤延迟线(TODL),实现了可调谐微波滤波器.     

全新布里渊散射可切换微波光子滤波器

提出了一个新的基于布里渊散射效应的微波光子滤波器。该滤波器可通过调谐系统中光滤波器的中心波长,实现高解析度带通滤波器与陷波滤波器之间的灵活切换,并且通过调谐产生受激布里渊散射的泵浦光的波长可实现滤波器通带或阻带的中心频率在很大频率范围内连续调谐。该滤波器为全光结构,因此具有非常大的调谐范围（调谐上限仅受限于试验中使用的矢量网络分析仪的显示频率上限）。系统中采用相位调制器,因此没有偏置电压漂移问题。实验结果展示了一个带通与陷波滤可灵活切换的高解析度微波光子滤波器,并且通带和阻带的中心频率在9～26.5 GHz范围内连续可调谐,其中带通滤波器的通带具有极窄3 dB带宽,约28 MHz（由光纤本身布里渊增益区线宽所决定）。     

一种多波段多功能宽带可重构微波光子雷达设计方法

微波光子多波段多功能宽带可重构雷达,具有同时多波段、多功能、大瞬时带宽、可重构、低相噪、任意频率载频、高分辨成像等性能优势,有望实现一部雷达对任意波段任意功能雷达的替换和实现只用一部雷达就替换多部雷达的对雷达数量的缩减,将多部雷达变为一部雷达,是未来雷达的一个重要发展方向。本文首先对未来多功能雷达的需要进行了分析,再介绍了微波光子多功能宽带可重构雷达的独特性能优势,再提出了一种微波光子多功能宽带可重构雷达的设计,介绍了保证低相噪,多波段,系统相参,大瞬时带宽的系统模块设计方法。最后对本设计的性能优势和前景进行了总结。     

高形状因子可编程微波光子滤波器集成芯片

为了适应新型通信技术发展,该文提出了一种高形状因子、可编程的微波光子滤波器集成芯片。该滤波器芯片采用绝缘体上硅材料(SOI),利用有限冲击响应原理,通过调节各支路上的热光调制器,可以实现带宽可调、形状因子大于0.55的滤波曲线,以及中心频率可调、带宽可调和滤波形状可变3种不同滤波功能。该滤波器尺寸小、重量轻、灵活性高,能适用于大带宽信号处理,并能提供一种理想的信道划分方式,可广泛应用于国防领域和5G网络中。     

基于光子芯片的微波光子混频器 （特邀）

提出了一种由光生本振单元和波长分离调制单元组成的微波光子混频方法,并在绝缘体上硅材料上设计实现了上述波长分离调制芯片。该芯片集成了硅基相位调制器、微环滤波器、光电探测器、光耦合器和光栅耦合器。实验搭建了基于该波长分离调制芯片的微波光子次谐波混频系统,结果表明,该微波光子混频器可以将6~16 GHz的RF信号变频到33~23 GHz。此外,针对实验系统中残留的混频杂散,分别提出了增加微环滤波器抑制比降低泄露光生本振强度和引入光移相器修正泄漏光生本振相位两种解决方案。通过仿真验证可知,引入光移相器的方法更为简单,更适合于光子集成芯片。     

基于DP-DPMZM的双通道微波光子下变频方案

为了实现多通道的微波光子下变频,提高变频链路性能,提出一种使用单个集成调制器实现的微波光子下变频方案,该方案利用偏振复用特性实现双通道下变频功能。仿真与实验结果表明:当子调制器设置在最小传输点时,可实现载波抑制双边带调制,光载波抑制比达到29 dB;双通道分别独立地将射频信号下变频转换为中频信号,杂散抑制比达30 dB左右,2个通道的无杂散动态范围(SFDR)分别达到110.4 dB·Hz^2/3、113.4 dB·Hz^2/3。     

基于注入锁定激光器的低噪声微波光子变频技术

提出并仿真论证了一种利用马赫-曾德尔调制器(MachZehnder modulator,MZM)以及注入锁定激光器的微波光子变频方法。上支路激光经射频(radio frequency,RF)信号调制实现载波抑制调制后经过滤波器滤出光边带,下支路激光经本振(local oscillator,LO)信号调制实现单边带调制后通过注入锁定激光器实现光的滤波放大,两束光耦合后进入光电探测器(photodetector,PD)拍频实现上下变频。该结构充分利用了注入锁定激光器能够被输入激光锁定的特性,可以获得完美的本振光,因此,能够通过差频产生更好的微波信号。仿真结果表明,该系统无杂散动态范围(spurious free dynamic range,SFDR)大于90 dB·Hz2/3,噪声系数(noise figure,NF)小于30 dB。     

微波光子认知雷达技术

针对宽带微波光子雷达易被外界电磁信号干扰,难以在复杂电磁环境下对多样化目标进行高速探测与识别的关键难题,本文提出一种能融合多个机会频带以实现高分辨率探测的微波光子认知雷达系统架构.探讨了与微波光子认知雷达系统相关的微波光子宽带实时频谱侦测、可重构波形产生和稀疏频带成像处理等关键技术,论证了方案的可行性.该方案充分发挥了...