【摘 要】
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结合微波技术和光子技术的优势,微波光子技术对微波技术的应用提供了新的方法和途径,其中微波光子信号的产生是一个关键和基础。对于微波信号产生,光电振荡器(OEO)或耦合式光电振荡器(COEO)可以产生高稳定性和高谱纯度的微波信号而备受关注。然而,这一类系统中的电子微波器件限制了系统的操作带宽。因此,若采用纯光学手段的全光微波振荡器,可以克服电子微波器件给实验系统带来的不利影响,有利于获得高频微波信号,
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结合微波技术和光子技术的优势,微波光子技术对微波技术的应用提供了新的方法和途径,其中微波光子信号的产生是一个关键和基础。对于微波信号产生,光电振荡器(OEO)或耦合式光电振荡器(COEO)可以产生高稳定性和高谱纯度的微波信号而备受关注。然而,这一类系统中的电子微波器件限制了系统的操作带宽。因此,若采用纯光学手段的全光微波振荡器,可以克服电子微波器件给实验系统带来的不利影响,有利于获得高频微波信号,且易于配合光子系统联用。针对振荡器结构中的选频和反馈两个核心机制,本论文研究了以受激布里渊散射(SBS)作为光域选频机理,半导体光放大器的光-光调制特性实现全光反馈。提出了基于SBS选频的全光微波振荡器结构,并实现光子微波信号产生。论文研究工作包括以下两个部分:提出采用有源小环辅助滤波的全光微波振荡器的研究方案。该方案中,利用布里渊边带选择放大技术实现振荡频率的选择,半导体光放大器(SOA)实现光包络检波和反馈调制。利用有源环形谐振腔(ARRC)作为高品质可调光学梳状滤波器,选择一个微波振荡模式,从而产生单模振荡信号。实验中获得了频率为10.83 GHz、边模抑制比约为48 d B的单模微波信号。此外,通过调整光源的波长可以实现系统的可调谐性。提出基于SBS的耦合式全光微波振荡器的研究方案。在该方案中,光纤环形激光器为微波频率选择提供了一套频率参考基准。同时,它还可以作为一个高品质的有源谐振腔来优化相位噪声性能。通过将腔模转移到光载波上,采用受激布里渊散射对部分腔模进行选择性放大,从而初步选择了振荡频率。利用光纤环形激光器中的SOA实现光包络检测和反馈调制。一旦振荡系统闭合并开始振荡,就会产生高稳定性、高质量的单模微波信号。通过改变布里渊泵浦光的波长,可以得到从2 GHz到26 GHz的连续可调谐的微波信号,其单边带相位噪声约为-90 d Bc/Hz@10k Hz。本论文的相关研究充分利用了微波光子技术,为未来全光微波光子系统提供了新的思路。
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