新型注入锁定光电振荡器高频率稳定性研究

为了深入研究光电振荡器(OEO)的单模振荡以及提 高频率稳定性,提出一种电注入锁定(OEO模型。从注入锁定理论出发,理论分析了此模 型对于提高稳定度和边模抑制的优越性,以及硬件 实验方案的可行性。实验结果表明,在电滤波器带宽60MHz的条件下 ,注入锁定方案实现了光纤长为2.776km的OEO单环单模 振荡,边模抑制比(SMSR)大于50d B,得到载波为10GHz,相位噪声为－100dBc/Hz@10kHz(注入源信号 的相位噪声－86dBc/Hz@10kHz);以注入源信号为参考,把锁定信 号与注入信号鉴相,通过阿伦方差计算,得到×10－13的短 期稳定度和×10－16的长期稳定度。     

基于载波相移系统的二倍频光电振荡器

为了扩展光电振荡器(OEO)的频率范围,设计了 一种基于载波相移系统的二倍频OEO(FD-OEO)。 系统采用相位调制器(PM)和Mach-Zehnder调制器(MZM)并联,构成载波相移系统,利用载 波相移双边带(CPS-DSB) 调制的方法产生二次谐波分量;同时利用啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)色散特性实现边带分 量与CPS补偿,维持 OEO环路中基频信号的振荡。实验结果显示,在OEO环路系统基频信号为2.23GHz情况下,产生了4.30 GHz的FD信号,且通过边模抑制性能、稳定性及相位噪声对系统性能进行了验证。     

反馈型光电混合振荡器环内非线性现象的研究

对反馈型光电混合振荡器建立了一种新的理论解 析模型,不仅可以准确描述振荡器的功率 与相噪特性,而且能够实现与Yao′s的经典近似线性模型兼容,清晰地体现非线性对增益进 行压缩的物理机理。采用近似线性分析方法,综合考虑了光电调制器与微波放 大器的非线性,建立了适用范围 更广、精确度更高的理论解析模型,进而分析了微波放大器的非线性对振荡信 号强度与相位噪声的影响。实验结果 表明,本文模型均能实现对振荡信号的功率与相噪进行 准确描述。此外,还分析了微波放大器有色噪声通过非线性 实现上转换的物理现象,提出了 “在光电振荡器(OEO)设计中让电光调制器非线性对环路增益进行压缩、保证微波放大器工 作在线性区域是一种降低振荡信号近载频相噪的有效方式”的工程方法。     

高效宽带二倍频激光原理及实现方法

利用两块Ⅰ类KDP倍频晶体级联的方式,研究了时间相位调制宽带激光的二倍频特性.实验获得了二倍频转换效率与入射基频光功率密度的关系,在基频光功率密度为1.6 GW/cm2时,最大二倍频转换效率达70％,接近理论模拟的结果.实验结果表明,在高功率密度和低功率密度基频光条件下,倍频光光谱宽度约为入射基频光带宽的一半,与理论计...     

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。     

基于串联耦合双循环延时线的可重构光电振荡器

针对光电振荡器(OEO)系统,设计了一种可实现滤波功能的串联耦合双循环延时线(SCDRDLs),并与放大自发辐射(ASE)宽带激光源、Mach-Zehnder调制器(MZM)、偏振分束器(PBS)相结合形成微波光子滤波器(MPF)。利用结构中ASE宽带激光源相干时间小于SC-DRDLs固有延时的特性,实现MPF的非相干性。同时SC-DRDLs的双循环延时线级联特性,决定系统具有大的自由频谱范围,再结合其双输出端口与PBS形成的双环结构,完成系统的高边摸抑制性能。理论分析和实验结果表明,本文系统能产生高频谱纯度、长期稳定性和低相位噪声的微波信号;通过改变SC-DRDLs的环长,可对MPF进行重构,进而调谐振荡频率。     

基于YIG振荡器的宽带频率综合器设计

针对提出的频率综合器性能指标要求,对基于钇铁石榴石(YIG)振荡器的C波段频率综合器的设计方案进行了简要介绍。采用混频环的方式并选用低相噪的YIG振荡器,降低了分频比和相位噪声。建立了混频环的相位噪声模型,对相位噪声进行了分析和估算。介绍了关键器件YIG振荡器和辅助环锁相芯片HMC698LP5的应用,给出了实验测试结果并进行了分析。该设计已在工程实际中得到了应用和验证,对于其他频段的高性能频率综合器设计有一定借鉴作用。     

基于可调谐真相移的可调谐光电振荡器

提出一种基于真相移(TPS)实现可调谐光电振荡器( OEO)的方案。只需通过调谐Mach-Zehnder 调制器(MZM)的偏置电压,就可以实现可谐滤波器的频谱响应的改变,即可实现TPS滤波器。 其中,两个抽头的可调谐滤波器是由双光源、双调制器以及叠印光栅来实现。OEO的输出频 率由二抽头可调 谐滤波器的峰值频率决定,而滤波器可调谐,这样就可以实现输出OEO的输出频率可调。 仿真结果表明,输出频率可以实现5～10GHz宽带宽可调谐。     

降低光电振荡器相位噪声的方法研究

随着光电振荡器(OEO)技术的飞速发展,改善光电振荡器的相位噪声成为了一个新的研究和发展方向。文章在对光电振荡器的工作原理和特性进行阐述和分析的基础上,对降低光电振荡器相位噪声的技术手段和方案进行了总结,分析了各种方案的基本原理及性能指标。讨论了制约光电振荡器进一步降低相位噪声的因素,提出了可能的发展方向和改进措施。     

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。     

精细调谐电增益环腔光电振荡器

为了有效实现光电振荡器(OEO)输出频率精细调谐 ,提出了一种基于电增益环腔(EGRR)的OEO。利用放大器、 滤波器和移相器构成可调谐EGRR,通过改变EGRR内信号的相位等效实现 环腔长度的改变,得到不同 频率的射频(RF)信号,RF信号与OEO产生的自由振荡信号电注入锁定,输出信号 的频率由锁定EGRR输出频 率的OEO模式决定,相位噪声由OEO决定。在简单结构实验的条件下,有 效实现了OEO输出频率精细调谐。实验结果表明,当光纤长为2km、EGRR长为0.5m时,得到 了频率为11.3GHz、边模抑制比(SMSR)为 48dB、可调谐范围为239MHz、调谐最小步长 为100kHz和相位噪声为－99dBc/Hz@10kHz的RF信号。     

基于载波相移双边带调制的可调谐光电振荡器

设计了一种利用载波相移双边带调制(CPS-DSB)系统实现宽带频率可调谐的光电振荡器(OEO)。其中CPS-DSB系统由3dB耦合器、π偏置Mach-Zehnder调制器(MZM)及可变移相器(VPS)组成,并与线性啁啾光纤Bragg光栅(LCFBG)完成可调谐微波光子滤波器(MPF)的功能。通过调整VPS的相位可完成MPF中心频率的调谐,进而实现OEO振荡频率的调谐功能。理论分析和仿真实验表明,通过调谐VPS的相位可实现振荡频率大范围调谐。     

基于非线性色散补偿光栅的可调谐光电振荡器

为实现光电振荡器(OEO)输出频率的连续可调,提出一种新型的基于非线性色散补偿光栅(FBG)实现可调谐OEO方案。本文方案不需要电滤波器,且振荡频率随着光源的波长变化而变化。其中,三阶色散补偿FBG可以采用FBG重构算法设计。当光源波长从1 550.6nm变化到1 551.4nm时,相应的色散为340～1 460ps/nm,输出频率的调谐范围为6.5～13.5GHz,实现了振荡频率的大范围可调谐。     

星上光电振荡器的微波信号产生与转发研究

为了降低星上通信系统的质量和体积、增强系统的温度稳定性和抗电磁干扰能力,采用了一个新方法,将光电振荡器用作星上微波本振源,产生微波信号,利用光纤转发,将微波信号的产生、分配、传输与变频处理融为一个系统,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,基于光电振荡器产生了11.5GHz的微波本振信号,通过光纤进行多路转发,其中第1路信号频率与本振源相同,相位噪声为-100.5dBc/Hz@10kHz,第2路信号频率为本振信号的2倍,相位噪声为-86.6dBc/Hz@10kHz。与传统电学方法相比,该方法有显著成效,可提高转发效率,减小系统体积和重量,增强系统抗干扰性和温度稳定性,提高系统的带宽和微波信号质量、降低卫星通信成本。