基于受激布里渊散射的可重构微波光子滤波器

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微波光子滤波器是通信、成像、传感及雷达等国防和民用领域中的重要器件。传统滤波器因工作频段窄、传输距离短、损耗大等难以突破的技术瓶颈,无法实现通带灵活重构。微波光子滤波器利用电光调制器,将微波信号加载到光域进行传输和处理,再转化为电信号输出,具有抗电磁干扰、长距离、低相噪、低成本的优势,是高频信号传输处理中极具潜力的研究方向之一。受激布里渊散射效应产生的增益谱与损耗谱具有窄带宽、高增益、中心频率可调谐等优势,成为优化微波光子滤波器性能指标的有力手段。因此,利用受激布里渊散射效应实现微波光子滤波器的可重构具有重要意义。本论文聚焦于实现具有可重构性的微波光子滤波器,通过实验验证了基于受激布里渊散射的微波光子滤波器中心频率可调谐和带宽可重构,并提出了基于受激布里渊散射的双通带和双阻带带宽可重构微波光子滤波器。论文主要研究内容如下:1.介绍了微波光子滤波器的发展历程,研究了受激布里渊散射效应耦合方程,理论分析了应用非线性效应实现可重构微波光子滤波器的可行性。在此基础上结合相位调制,搭建了典型的基于受激布里渊散射微波光子滤波链路,并利用矢量网络分析仪在1-20 GHz范围里扫频得到滤波通带信号。经实验验证,滤波通带处于泵浦光与布里渊频移量的频率差值处,3 d B带宽为21 MHz。2.针对传统滤波器通带的中心频率和带宽形状调节有限的问题,提出并验证了基于受激布里渊散射效应的微波光子滤波器,实现中心频率可调谐和滤波通带可重构。通过改变泵浦光频率,实现射频RF信号对滤波通带中心频率的灵活控制。经实验验证,中心频率的调谐范围为0.6-5.6 GHz。通过利用马赫增德尔调制器和双驱动马赫增德尔调制器级联调制产生光频率梳泵浦光,实现滤波通带展宽。经实验验证,滤波通带可以由21 MHz展宽至80 MHz。3.针对双频信号在变频、无线通信、传感等方面的应用,提出并验证了基于受激布里渊散射效应双通带的带通滤波器和带阻滤波器。经实验验证,带通滤波器在4.6 GHz和16.6 GHz两个通带的带宽可以由33 MHz展宽至87 MHz,带阻滤波器在9.58 GHz和11.6 GHz两个阻带的带宽可以由40 MHz展宽至118 MHz。
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