光纤光栅干涉式波长解调器的设计

基于光信号干涉测量的原理,对采用2×2和3×3耦合器构成非平衡M-Z干涉仪进行光纤光栅波长信号解调的方法,进行了详细理论分析,构建了完整的实验测试系统.实验表明,系统测量的分辨率可达到1 pm,测量精度3 pm.     

基于波长选择型可重构光分插复用设备的IP网络的传输长度设计

针对高速大容量波分复用(WDM)网络在多点故障、变更的情况下,运行效率低、维护成本高的问题,提出使用可重构光分插复用设备(ROADM)元件来构建灵活网络.首先,给出了所用的5节点网络配置模型;然后,研究了在动态网络条件下使用ROADM的光网络损耗与传输长度间关系,提出网络传输长度设计流程;其次,基于ROADM搭建一个5节点双向光纤环路实验网络,测量了光损失特性;最后,分析实验结果,得出损耗计算值与光纤实装损耗测量值近似相等(相差0.8 dB),验证了设计的可行性,保证了节点间的可靠传输.     

GaAs基双相压控衰减器MMIC设计

基于0.25μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺,设计一款工作在13～16 GHz的双相压控衰减器。电路采用平衡式结构,以获得小的输入、输出回波损耗;衰减器部分采用T型衰减结构和π型衰减结构级联的方式;并联支路采用多栅开关管串联的形式,减小寄生,提高线性度。仿真结果表明,所设计的压控衰减器在工作频带(13～16 GHz)内,输入、输出回波损耗小于-14 dB,插入损耗为-12. 5 dB,衰减范围达到20 dB以上,输入1 dB压缩点大于30 dBm,芯片尺寸为1. 8 mm×1. 2 mm。     

基于奇偶模分析法的微波带状线定向耦合器设计

基于奇偶模分析法分析了从一节至多节的耦合器设计公式,并以此设计了1 ～2 GHz的多节交错级联3 dB带状线定向耦合器.采用HFSS对所建立的耦合器模型进行了仿真.仿真结果表明,该带状线耦合器在通带内的传输损耗、反射系数、输出隔离度均在-20 dB以下,直通耦合平坦度在±0.4 dB以内,输入输出驻波比小于1.2.该方法为同类宽带强耦合度的耦合器的研究提供了一定的参考价值.     

同时测量曲率和温度的高灵敏度光纤传感器

提出了一种基于光纤模式干涉仪的同时测量曲率和温度的传感器。采用多模—光纤锥—多模光纤熔接方式形成光纤模式干涉仪,多模光纤(MMF)作为耦合波导长度设置为半自聚焦长度,将纤芯中大部分能量耦合至包层中,以此激发高阶包层模式,对中间单模光纤(SMF)进行熔融拉锥处理,进一步激发高阶包层模式并控制包层损耗,增加干涉条纹消光比,从而增加传感器的灵敏度。通过检测干涉谷值波长以及干涉谷值功率的变化,实现对曲率和温度的高灵敏度同时探测,设计的光纤模式干涉仪的消光比高达40 dB,曲率灵敏度高达141.63 dB/m~(-1),温度灵敏度为71.43 pm/℃。     

用于光电集成收发模块的SOI波导耦合器设计

基于光纤陀螺的小型化和工程化设计要求,提出模块化设计概念。设计了一种Y型SOI波导耦合器,用于光纤陀螺光收发模块。此结构具有形式简单、谱宽、加工工艺成熟和易于实现光电集成等技术优势。理论上分析了波导结构参数对其特征参数(分光比、损耗)的影响,优化参数设计,通过模场匹配理论减小器件损耗。最后,对波导耦合器加工工艺进行了讨论,采用电子束光刻技术加工出波导掩膜版,并对加工工艺参数进行了优化。实验结果表明:所设计的分光比50%:50%波导耦合器,当波导长为25mm时,输入输出波导的间距可以达到300μm,且理论弯曲损耗可忽略不计,可以有效的抑制光源与耦合器的串音干扰。通过优化工艺参数,设计的SOI波导耦合器可以满足设计要求。     

基于M-Z动态干涉仪的全光纤麦克风研究

设计了一种新型的全光纤干涉型型麦克风.通过构造由光纤耦合器和镀铝振膜组成的动态M-Z干涉光路,将外界声压对振膜的作用转化为对光路相位的调制,得到的输出光信号光电转换后可直接提取出原声音信号.整个光路和光纤探头部分无任何电的参与,具有抗电磁干扰、尺寸小、灵敏度高等优点.并通过实验对该光纤麦克风进行了测试,得到了较好的实验结果.     

Ku宽带正交模耦合器仿真设计

正交模耦合器(OMT)是实现天线馈源系统双极化工作的关键器件.为实现Ku宽带频率复用馈源网络,设计了一种宽带双脊OMT,由双脊波导、轴向阻抗变换器和功率合成器组成.用HFSS仿真设计了一个Ku全频段的OMT,工作带宽10.7GHz～ 14.5GHz,根据仿真优化后的尺寸,加工了实物样机,测试驻波小于1.16,隔离大于40dB,传输损耗小于0.15dB.结果表明,宽带双脊OMT具有频带宽、高性能的特点,能够满足需求.     

光电集成加速度计中声光波导相位调制器的研究

提出一种新型声光波导相位调制技术,用于光电集成M-Z光波导干涉型加速度计的信号调制.相位调制器工作在溅射有K8缓冲层的硅基底上,工作波长为1.3 μm.主要对声光调制器的特性参数进行了理论分析和优化设计,结果为:氧化锌薄膜尺寸5×0.8×0.003 mm,叉指换能器叉指对数N=17,中心距l=27.19 μm,中心频率f0=48 MHz,中心指长L0=4.46 mm.     

干涉型光纤海洋参数传感器的分布式测量方法研究

光纤传感器因其灵敏度高、体积小等优点在海洋监测领域得到了广泛关注.目前高性能的海洋温盐深参数监测光纤传感器大都基于干涉原理,难以实现同一系统内多个传感器的复用,不能满足海洋环境参数高时空分辨力的监测需求.基于调频连续波原理,提出一种适用于干涉型海洋参数光纤传感器的大容量复用方法.利用不同干涉仪端面反射光与参考光形成Mach-Zehnder干涉光谱的特征频率确定不同传感器的位置,通过不同端面特征频率间的拍频还原了单个传感器的光谱.设计并搭建了干涉型海洋参数传感器的分布式传感系统,实现了系统中传感器的定位以及光谱信号还原,并通过理论计算证明分布式传感系统中至少可以实现500个传感器的复用.本论文的研究可以为高性能干涉型光纤传感器的海洋参数链式监测提供技术支持.     

光波导加速度传感器中3dB耦合器设计

光波导加速度传感器是一种实用型加速度传感器,目前广泛应用制备光学加速度计的迈克尔逊、马赫—曾德等干涉仪的核心部件都包含3 dB耦合器。3 dB耦合器的设计对光波导加速度传感器的检测精度尤为重要。介绍了所设计的光波导加速度传感器的工作原理,设计了3 dB耦合器波导的结构和参数,并用光学模拟软件OptiBPM对3 dB耦合器进行模拟。结果表明:所设计的3dB耦合器具有良好性能,符合设计要求。     

基于光纤Bragg光栅的古建筑结构健康监测技术研究

古建筑具有极其宝贵的历史、文化、艺术和科学研究价值。通过基于3×3耦合器的M-Z干涉解调技术和LabVIEW相结合的方法,设计了古建筑结构健康监测系统,实现了干涉仪信号的采集、处理、保存、波形显示和变化量的跟踪显示、频谱分析、预警等功能,不仅能够避免光源强度与干涉条纹对比度变化对测量结果的影响,而且操作简单,设备成本低。设计了光纤光栅应变传感实验测试系统性能,结果表明相位变化与应变呈良好的线性关系,测量误差为1.4%。     

一种波分复用无源光网络的ROF基站上行链路及其系统

成果描述：本发明公开了一种波分复用无源光网络的ROF基站上行链路及其系统,属于光通信领域。本发明的上行链路包括一个光耦合器,用于将下行链路中的信号耦合出一小部分输入多模激光器,一注入锁模多模激光器,用于产生模间距为毫米波频率的双模锁模光信号,上行信号通过对多模激光器进行调制直接加载到双模锁模光信号上进行传输,本发明的系统包括一个中心站和若干个包括上述上行链路的基站。     

基于两种谐振器的微型化毫米波LTCC滤波器设计

利用两种新型谐振器设计多层毫米波低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器,其一是双环谐振器,另一是分形缺陷梯形谐振器.使用这两种谐振器设计的LTCC滤波器都采用带线结构,整个体积为5.5 inm×2.5mm x0.6mm,利用全波分析软件优化设计并加工出两种结构的滤波器,双环谐振结构滤波器的中心频率为31.5GHz,相对带宽为10.0%,带内插入损耗和回波损耗分别为1.2,11.4dB.分形梯形谐振腔滤波器具有较宽的频带,带宽为30.1-39.20GHz,相对带宽为26.3%.带内插入损耗小于1.9dB,回波损耗小于11.2dB.测试结果与仿真分析数据基本一致,说明方案可行有效,所设计滤波器可以满足毫米波通讯系统的要求.     

一种基于LTCC技术的新型Marchand巴伦滤波器

设计了基于Marchand巴伦结构的小型化分布参数式巴伦滤波器。该巴伦滤波器基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术,充分利用该技术的多层优势,通过LTCC多层布线的实现方式缩小巴伦滤波器的体积。该巴伦滤波器的结构采用了螺旋线宽边耦合带状线结构(SBCS),同时采用独特的螺旋交叉堆叠结构,有效减少了巴伦滤波器的体积。设计的巴伦滤波器采用相对介电常数为9.8的介质材料,其尺寸仅为2.0 mm×1.25 mm×0.95 mm,在1.805 GHz～2.17 GHz范围内回波损耗小于-12 dB,幅度不平衡度小于±1.2 dB,相位不平衡度小于±10°,完全能够满足当今通信设备小型化的需求。     

基于FMCW技术的光纤光栅振动解调系统设计及复用特性分析

基于连续波调频技术(FMCW)及2×2、3×3耦合器的原理,设计了一种光纤光栅振动解调系统.对系统复用特性进行了理论分析,并通过仿真实验分析了传感光栅位置系数k、调制频率的最大值Δf、压控振荡器的控制参量fs对系统复用特性的影响,同时构建了相应的系统,对所设计的系统进行了实验验证。     

一种新型宽带圆极化天线研究与设计

论文提出了一种新型宽带圆极化天线,成本低廉,结构简单,性能优异.此天线基板采用普通FR4板材,其辐射体由方形地、钩形分枝及倒L形分枝三部分组成,并由50Ω微带阻抗传输线进行馈电.天线尺寸为55×55mm2,工作在1.75GHz～2.9GHz.频段.天线的10dB回波损耗相对带宽和3dB轴比(AR)相对带宽分别为49％(1.75GHz～2.9GHz)和50％(1.8GHz～3GHz),其良好的圆极化和阻抗性能可以在相关的无线通信系统中得到很好地应用.     

原油含水率测量系统中螺旋天线的设计

针对目前我国原油含水率高的特点,对原油含水率的实时测量研究有着非常重要的研究意义.根据螺旋天线的基本原理设计了一款用于原油含水率测量的收发天线,该天线在2 ～3 GHz频段内,回波损耗(S11)均小于-10 dB,在2.45 GHz频点的传输损耗(S12)值为-11.3 dB,仿真增益达到11.4 dB.为了提高测试的精确度,对螺旋天线加了圆锥形的屏蔽罩,仿真结果均满足要求.进一步,根据仿真得到的天线参数制作了3款天线,每款天线的S11在带宽内均满足要求,并对任意两款天线进行S12的测量.测量结果表明,当距离为150 mm时,实测的其中两款S12值为12.1 dB,这与仿真的S12值相近,从而最终选定该组天线作为收发天线.     

均匀和线性啁啾光纤布拉格光栅对光栅耦合器型上下话路滤波器的下话路带宽的影响

在光纤耦合器的耦合区写入光纤布拉格光栅是实现全光纤型上下话路滤波器的一种有效方法.为了分析将均匀光纤布拉格光栅和线性啁啾光纤布拉格光栅分别写入光纤耦合器的耦合区时,对光纤光栅辅助失配耦合器型上下话路滤波器的下话路带宽的影响,采用波长为248nm的紫外光,在由标准单模光纤和高掺锗光敏光纤熔融拉锥制作的2×2光纤失配耦合器上分别写入均匀光纤布拉格光栅和线性啁啾光纤布拉格光栅,实验制作了均匀光纤布拉格光栅辅助失配耦合器型上下话路滤波器和线性啁啾光纤布拉格光栅辅助失配耦合器型上下话路滤波器.经测试,在下话路端口,前者的3dB带宽和20dB带宽分别约为0.1nm和0.3nm;后者的3dB带宽和20dB带宽分别约为0.8nm和2nm.实验结果与理论分析具有较好的一致性,这说明可以通过调节在光纤失配耦合器的耦合区的均匀部分写入的线性啁啾光纤布拉格光栅的啁啾量来调节所制器件的下话路带宽.     

Ka波段MEMS共面定向耦合器的模型研究

本文提出一种基于GaAs MMIC技术的Ka波段MEMS定向耦合器结构,并基于微波网络理论对其建立集总S参数模型,从而实现超宽频带的耦合应用.该耦合器在结构上采用全共面传输线形式以易串并联其他元器件,并采用MEMS空气桥以实现地线互连,而无需片外键合线.在模型上,首先对MEMS共面定向耦合器进行各部件结构划分,并提取出相应等效电路模型,其次利用微波级联理论对各部件进行级联,可解出其整体的S参数.利用该模型分析与优化耦合器的关键尺寸参数,优化后MEMS共面定向耦合器在Ka波段S11小于-20 dB、S21在-0.84 dB～-0.89 dB之间、S31在-10.5 dB～-11.3 dB之间、S41小于-25 dB.利用HFSS软件对在该尺寸结构下定向耦合器进行仿真,在Ka波段其S11小于-25 dB、S21在-0.70 dB～-0.79 dB之间、S31在-9.4 dB～-11.5 dB之间、S41小于-25 dB.通过比较发现数学解析模型和HFSS仿真结果显示了较好的吻合,在Ka波段中心频率处S参数误差小于20％,从而验证了解析模型的合理性和有效性.此外,该Ka波段MEMS定向耦合器的设计和模型可作为研究该类MEMS器件的参考.