低相噪启钥式耦合微波光电振荡器研究北大核心

针对微波通信、雷达、电子战和导航等先进电子系统的应用发展需求,为了实现具有实用价值的极低相噪耦合微波光电振荡信号产生,提出了一种基于Sigma型光纤储能环腔架构的低相噪启钥式耦合微波光电振荡器。该方案通过Sigma型光纤储能技术消除了耦合微波光电振荡器中存在的偏振衰落问题,并且通过有源光纤环腔再生增益特性极大增强了振荡器品质因数,最终实现了10 GHz耦合微波光电振荡器的开机启钥稳定运行,起振信号在10 kHz频偏处的相位噪声达到-139.26 dBc/Hz。     

800 MHz射频频率合成器的设计及相位噪声性能分析

介绍了3．5GHz宽带无线固定接入系统射频接收机中800MHz频率合成器的设计,讨论了环路滤波器以及压控振荡器等环路部件对频率合成器输出信号相位噪声性能的影响,提出了低相位噪声频率合成器的设计方法。最后结合实际系统分析了本振信号相位噪声对基带接收机16QAM解调误码性能的影响,并给出计算机仿真的结果。     

光电振荡器北大核心CSCD

依托微波光子学的发展,光电振荡器采用光电反馈环路技术,将激光能量转换为微波信号能量,摆脱了传统微波振荡器随频率升高相噪性能会降低的限制,能以光、电两种形式输出稳定的低噪声信号,成为一种新型的高质量微波信号源。光电振荡器不仅具有一定的可调谐性能,而且能够产生频率从几GHz到上百GHz、Q值高达1010的电信号,具有广阔的应用前景,受到了广泛的关注。文章阐述了光电振荡器的研究现状,对光电振荡器的相位噪声、边模抑制、频率稳定性、频率可调谐性、高频输出、集成化等方面进行简要概括。     

基于相位调制等效展宽激光线宽的极低相噪光电振荡器

光电振荡器是一种采用光电结合方式的新型微波频率源,其利用光学长时储能,可以实现极低相位噪声的信号输出。文章研究了光纤中散射噪声对光电振荡器相位噪声的影响,重点介绍了基于相位调制等效展宽激光线宽,抑制布里渊散射噪声架构,通过理论公式推导以及实验验证,表明了上述架构可极大改善光电振荡器的相位噪声。实验中采用调制频率为50 MHz、调制幅度为3.1的相位调制信号对激光线宽进行等效展宽,得到在10 GHz频率下为-157.3 dBc/Hz@10 kHz的极低相位噪声信号输出。     

基于法拉第旋转镜的相位可调光电振荡器

为了有效实现光电振荡器(OEO)输出信号相位可调 ,提出了一种基于法拉第旋转镜的OEO。利用放大器 和滤波器构成电增益环腔,电增益环腔、直接调制半导体激光器(DFB-LD)和光 电检测器构成OEO环路。通过光分路器 得到经过调制后的光信号,结合级联光环形器和法拉第旋转镜结构,改变级联法拉第旋转镜 的个数,可以对应得到 相位延迟90～360°的射频(RF)信号,在实验结构简单的条件下,有 效实现了OEO输出信号的相位调谐。实验结果表 明,每增加一组光环形器和法拉第旋转镜结构,输出的RF信号相位延迟90°。当光纤长为2km,电增益环腔长 为0.5m时,得到频率为10.8GHz、边模抑制比大于50dB和相位噪声为－104.8 dBc/Hz@10kHz的RF信号。     

基于光电振荡器的低相噪光生微波技术及其应用北大核心CSCD

光电振荡器通过自振荡产生超低相位噪声微波信号,具有光、电两种输出,有望从源头突破现有雷达、电子战等射频系统性能瓶颈。文章介绍了光电振荡器的基本结构和理论模型,回顾了光电振荡器相位噪声、边模抑制比、工作频率、稳定度和小型化等关键性能提升的研究进展,并讨论了光电振荡器的功能拓展及光电振荡器在雷达等领域的应用。     

基于电增益环腔选频特性的小型光电振荡器

为了进一步提高光电振荡器的实用性,提出了一种基于耦合型电增益环腔的小型化光电振荡器。利用电功分器和放大器构成电增益环腔,其梳状滤波效应可以有效对光电振荡器进行模式选择,结合直接调制半导体激光器,单模光纤和光电检测器,有效实现了小型化光电振荡器。理论上分析了电增益环腔的基本原理,并且通过仿真进行了验证。实验中获得了中心频率为12.624 GHz的微波信号,其相位噪声为-102 dBc/Hz@10 kHz。该方案在结构简单的条件下可以得到质量较高的射频信号,可以作为光电振荡器实用化的一种解决方法。     

K波段高稳光电振荡器

介绍了一种具有高稳定性、高谱纯度、低相位噪声的双环路光电振荡器(OEO)。理论上分析了光电振荡器的基本原理,采用光域双环路的方案有效地实现了边模抑制,通过检测输出信号频率的变化来控制光纤环路的长度,从而得到了高质量的20GHz微波信号,其频谱纯度高,线宽小于1Hz,相位噪声在10kHz时为-112dBc/Hz,而且在4h观测时间内,频率的稳定性小于10-10。     

微波超低相噪光电振荡器的实验研究

微波光子学将对未来雷达技术发展产生重要影响。微波光电振荡器是一种新颖的、有发展前途的高质量微波信号源,将是振荡器领域的革命性突破。分析了微波光电振荡器工作原理,结果表明,环路中各部件的低噪声、环路高增益和环路等效长时延是实现光电振荡器低相位噪声的有效技术路径。给出了一种双回路X波段低相位噪声光电振荡器的实验研究结果,与高性能电子频率合成器和国际先进光电振荡器进行了对比。对比结果表明,光电振荡器噪声基底较传统高性能电子频综器有极大的性能优势,而近载频相位噪声较传统高性能电子频综器的性能有待进一步提高,主要原因是光电器件的温度特性漂移较大。最后对未来的技术发展路径进行了讨论与展望。     

基于HBT工艺的高功率低相位噪声QVCO

基于Sanan 2 μm GaAs HBT工艺,提出了一种差分Colpitts结构的高功率低相位噪声正交压控振荡器(QVCO)。该QVCO采用四只环形连接的二极管,通过二次谐波反相作用,迫使压控振荡器基波正交。该QVCO比传统串并联晶体管耦合电路具有更高的输出功率和更低的相位噪声。仿真结果表明,该QVCO的调谐范围为12.98~14.05 GHz。振荡频率为13.51 GHz时,输出信号功率为12.557 dBm。相位噪声为-117.795 dBc/Hz @1 MHz。     

Coupled optoelectronic oscillators for generating both RF signaland optical pulses

We present experimental results of coupled optoelectronic oscillators (COEO) constructed with a semiconductor optical amplifier-based ring laser and a semiconductor colliding pulse mode-locked laser. Each COEO can simultaneously generate short optical pulses and spectrally pure radio frequency (RF) signals. With these devices, we obtained optical pulses as short as 6.2 ps and RF signals as high, in frequency, as 18.2 GHz with a spectral purity comparable with an HP83731B synthesizer. These experiments demonstrate that COEO's are promising compact sources for generating low jitter optical pulses and low phase noise RF/millimeter wave signals     

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。     

Stabilization of millimeter-wave frequencies from passivelymode-locked semiconductor lasers using an optoelectronic phase-lockedloop

The use of an optoelectronic phase-locked loop to stabilize the pulsation frequency of a three-section, passively mode-locked quantum well laser diode at 41 GHz is discussed. It is shown that the free-running mode-locked signal, with a radio frequency (RF) linewidth of 770 kHz, can be stabilized to the linewidth of a reference RF oscillator (<1 kHz). The stabilized mode-locked signal has a phase noise of -70 dBc/Hz at 370 kHz offset. Tracking of the mode-locked signal to the external reference RF oscillator is maintained over 11 MHz. This is, in effect, an actively mode-locked laser source at 41 GHz     

基于光纤环选频特性的双环结构光电振荡器

提出并验证了一种借助于光纤环的选频特性实现辅助滤波的光电振荡器,利用偏振分束器(PBS)和偏振合束器(PBC)构成的双环路结构抑制掉部分光电振荡器的边模,同时借助于光纤环的光学梳状频率特性,对振荡器环路中的光信号模式再次进行选择,既起到边模抑制的作用,又提高了光电振荡器谐振腔的Q值.仿真结果表明:采用光纤环辅助滤波有利于光电振荡器的边摸抑制和单模输出,在保证光电振荡器输出低相位噪声和高频谱纯度微波信号的情况下,边模抑制比超过160 dB,模式间隔达到370 MHz,降低了对电域带通滤波器的性能要求,是一种新的光电振荡器设计方案.     

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。     

基于再生锁模系统的低相噪微波源

采用再生锁模光纤激光器作为高质量微波源的振荡级,产生了高质量的微波信号。为了保证振荡环路的稳定性,采用了锁相技术和腔长控制;采用"单模光纤(SMF)+法拉第旋光镜(FRM)"的结构代替了全保偏光纤,在腔内存在偏振扰动的情况下保证了系统稳定并降低了系统成本;在光生微波环路中加入了半导体光放大器(SOA),有效地提高了边模抑制比。最后,获得了的相位噪声为-98dBc/Hz(@10kHz)、线宽小于5Hz的20GHz微波信号。在10h的观测时间内,频率漂移小于2Hz,频率长期稳定性优于1×10-10。