可调谐窄带宽的负系数微波光子滤波器

针对负系数微波光子滤波器很难用正系数的光学抽头来实现,提出了一款基于色散器件级联的可调谐、窄带宽、负系数微波光子滤波器。利用整形后的多波长光纤激光器的输出信号作为滤波器的抽头光源,将单模光纤与F-P光纤环级联作为延迟单元,实现滤波器的频率选择性。利用相位调制器和级联的色散器件共同作用,实现负系数的微波光子滤波器。实验得到了波长间隔为0.34 nm的多达37个激光信号的稳定输出,进而基于此实验结果仿真研究了F-P光纤环中C2、C3的耦合系数r、不同长度的可调谐光纤延迟线（TODL）和延迟单元中不同长度的单模光纤等参数对微波光子滤波器性能的影响。     

基于单通带微波光子滤波的多倍频微波信号产生

理论分析和实验验证了一种多倍频微波信号的光学产生方法。基于大信号相位调制和单模光纤的色散效应产生多个多倍频谐波,通过引入一个中心频率连续可调的单通带微波光子滤波器,实现了对单个倍频微波信号的提取。调节宽带光源的谱分割间隔可实现倍频微波信号调谐输出。在理论分析的基础上搭建了实验系统,利用5GHz低频驱动信号得到了10GHz和15GHz的微波信号,其10dB线宽为几十赫兹,功率波动为1dB～2dB。     

基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

提出了一种基于偏振调制器(PolM)实现微波信号 的瞬时频率测量(IFM)方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制, 利用1个光源和1段单模光纤(SMF)保持光路中功率稳定,通 过光纤的色散将微波信 号频率映射到功率上,最后经过光电探测器(PD)探测并计算出两路电信号的功率比。这个功 率比一一对应于输入的微 波信号频率,最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明,它不仅可以实现1～12GHz宽带范围 内IFM,测量精度可以达到0.2GHz,而且能够同时保证 所测量的微波信号频率的系统误差小,稳定度好。     

光控相控阵波束接收网络

文中提出了一种基于光纤色散真时延技术的光控相控阵雷达多波束接收网络。该网络制作原理是根据光纤的色散特性,主要由密集波分复用器(DWDM)和光纤延时模块构成。DWDM 实现对多通道光合成,多个光开关和光纤延时环组成的光纤延时模块实现对合成的多路光载波进行延时量调节,从而实现波束扫描。依据原理方案,研制了一套16通道光接收、双波束形成网络,实现从-40°到+45°的16个不同波束指向扫描,切换速度≤30us。暗室测试证明了其波束形成能力。     

基于应变的多模光纤可调谐光纤滤波器设计

可调谐光纤滤波器技术是波分复用系统的关键技术之一,对于发展全光通信网络和光纤传感具有极其重要的意义。提出了一种基于大芯径的多模光纤可调谐带阻滤波器,其制作方法是将包层/纤芯直径为125/105μm的特种多模光纤通过单模光纤接入光纤系统,实现单模-多模-单模(SMS)光纤结构,并使一端单模光纤与多模光纤熔接,另一端只是共轴对接而不焊接。在多模干涉原理的基础上,利用该结构对应变的敏感性实现可调谐光滤波。该可调谐滤波器的调制和解调借助于放大自发辐射(ASE)宽谱光源和光谱分析仪(OSA)实现。详细给出了该滤波器的理论仿真分析,并实验证实了该方案的有效性。     

采用可调谐激光器提高光纤延迟线精度的研究

为了提高一种3bit可变光纤延迟线的延时精度,提出一种采用可调谐激光器作为系统光源的技术,利用光纤的材料色散特性即光纤的折射率随传输波长变化而改变的特点,来改变延时光纤中信号存储的时间,从而达到提高光纤延迟线延时精度的目的。仿真结果表明,采用该种技术的光纤延迟线系统,平均延时误差从4.1ps下降到了1.3ps,延时精度得到了显著提高。     

光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术

本文讨论了光控相控阵雷达的原理和发展现状,介绍了光控技术在宽带宽角扫描相控阵雷达中的应用和优点,详细阐述了不同光实时延迟线(OTTD)的主要构成原理和技术特点,讨论了雷达微波信号的光调制技术和探测技术现状,指出了光控相控阵雷达技术可能的应用方向.文中重点讨论了光控相控阵雷达实现中需解决的关键技术,包括总体设计方案中的系统指标分配,雷达阵面结构设计时光器件温度特性的考虑,微波信号光纤传输中的幅相一致性、动态范围、非线性相位等,OTTD设计加工中的波束切换时间、插入损耗、隔离度、延时精度等.针对OTTD加工中难免存在的加工误差,文中提出了子阵OTTD与阵元移相器联合波控的方法.     

面向6G的全频段实时傅里叶变换技术研究（特邀）

面向未来6G无线通信技术中微波信号的时频信息分析问题,文中提出了一种基于光学离散色散器件的微波光子实时傅里叶变换系统。该离散色散器件在幅频特性上表现出周期性的窄带滤波性质,在相频特性上表现出离散的二次相位分布。利用该色散器件可以完成光载微波信号的频时映射,在此基础上,可以进一步实时连续地实现对非平稳信号的时间频率信息特征提取。由于只需要实现离散的相移而不是传统色散器件的真延时,所以可以在较小的体积内实现巨大的等效色散,从而减小系统的处理延时。文中设计了光纤微环级联方案实现离散色散,在此方案中单个光纤微环的环长为4 cm,并通过数值仿真实现了0.8 ps/MHz的频时映射斜率,等效于5800 km单模光纤的色散大小,频率分辨率达到了50 MHz,瞬时带宽为5 GHz。以6G感知通信一体化中经常用到的线性调频信号为例,仿真了系统的短时傅里叶变换功能以分析信号的时间和频率信息,其中,时间分辨率达到20 ns,频谱分析的速度高达,显著优于传统的数字分析方案。     

光控相控阵多通道芯片集成方案研究

光控相控阵的延时网络借助于光电子器件实现宽带微波模拟信号处理,有效突破了电子瓶颈的限制。针对光控相控阵中多通道光延时网络芯片全集成架构,进行了深入论证,研究了光延时网络中激光源、载波抑制及延时精度等因素的影响。提出了一种可用于光控相控阵设计的多通道全集成光芯片的架构方案,并搭建了S频段光链路实验平台验证。结果表明,基于该多通道架构方案的延时网络可实现宽带范围内射频增益合成。     

基于偏振调制的可变系数微波光子滤波器

基于偏振调制器(PolM)设计并实现具有可变系数特 性的可调谐微波光子滤波器,通过理论计算与实验证 实了设计方案的可行性。PolM可以对输入的微波信号实现两路正交反相的相位调 制,经强度调制转 换后,可以拍频恢复出原来的微波信号。仅需通过调节偏振控制器(PC)控制光信号的检偏方 向,即可实现恢复 出的微波信号π相位变化,进而实现滤波器抽头系数的正负变化。利用偏振分束器(PBS)实 现两路光信号检偏和 合并的同时,能够有效地避免两路光信号之间的干涉。通过调节光路中的光可调时延线(OTD L)改变两路光信号 间的时延差,能够改变滤波器的自由光谱范围(FSR),实现滤波 器的可调谐。通过实验验证了时延差分别为300ps和400ps 两种情况下正系数和负系数微波光子滤波器的频率响应,与理论计算值相吻合,验证了方案 正确性。     

单激光源布里渊光学时域放大系统的光路结构

提出了一种单激光源的布里渊光学时域放大(BOTDA)系统的光路结构,只需用到1台激光器,且扫频范围由高频微波频率(约11 GHz)降为中短波频率(MHz),节省了成本.建立了相应的实验系统,将传感光纤置于温控箱中进行实验,获取了布里渊散射信号随温度变化的实验数据.推导出传感光纤两端入射光频差恒定时布里渊散射信号与温度间...     

High-Speed Optical Time-Division Multiple-Access (OTDMA) Networks Using Optical Signal Processing

In this paper, we design high-speed optical fiber networks based on the time-division multiple-access (TDMA) technique. To achieve an ultrahigh throughput, optical signal processing should be used in the network. We present a feasible scheme to implement optical TDMA networks, with the emphasis on optical clock distribution, synchronization, and optical time demultiplexing. Since the proposed network uses two wavelengths to carry optical TDMA and clock signals respectively, at each TDMA receiver slot synchronization is feasibly achieved by using simple optical delay lines to process the separated optical clock and TDMA signals. This in turn allows us to build a large-scale distribution network which is attractive for future HDTV broadcasting applications. Using the proposed scheme also allows to implement a high-capacity broadcast and select optical TDMA network for real-time data communications.     

色散光纤在X波段光控相控阵雷达技术中的应用

介绍了色散光纤在X波段雷达信号的光控相控阵中的应用——光纤延迟线,建立了光控相控阵雷达通信系统的模型,采用外调制的方法把微波雷达信号调制到光信号上,运用光学软件Optiwave来建立光控相控阵雷达的仿真系统。其结果可以为色散光纤在X波段光控相控阵雷达技术中的应用提供参考。     

FSK Modulation Scheme for High-Speed Optical Transmission

In this paper,we describe the generation,detection,and performance of frequency-shift keying (FSK) for high-speed optical transmission and label switching.A non-return-to-zero (NRZ) FSK signal is generated by using two continuous-wave (CW) lasers,one Mach-Zehnder modulator (MZM),and one Mach-Zehnder delay interferometer (MZDI).An RZ-FSK signal is generated by cascading a dual-arm MZM,which is driven by a sinusoidal voltage at half the bit rate.Demodulation can be achieved on 1 bit rate through one MZDI or an array waveguide grating (AWG) demultiplexer with balanced detection.We perform numerical simulation on two types of frequency modulation schemes using MZM or PM,and we determine the effect of frequency tone spacing (FTS) on the generated FSK signal.In the proposed scheme,a novel frequency modulation format has transmission advantages compared with traditional modulation formats such as RZ and differential phase-shift keying (DPSK),under varying dispersion management.The performance of an RZ-FSK signal in a 4 × 40 Gb/s WDM transmission system is discussed.We experiment on transparent wavelength conversion based on four-wave mixing (FWM) in a semiconductor optical amplifier (SOA) and in a highly nonlinear dispersion shifted fiber (HNDSF) for a 40 Gb/s RZ-FSK signal.The feasibility of all-optical signal processing of a high-speed RZ-FSK signal is confirmed.We also determine the receiver power penalty for the RZ-FSK signal after a 100 km standard single-mode fiber (SMF) transmission link with matching dispersion compensating fiber (DCF),under the post-compensation management scheme.Because the frequency modulation format is orthogonal to intensity modulation and vector modulation (polarization shift keying),it can be used in the context of the combined modulation format to decrease the data rate or enhance the symbol rate.It can also be used in orthogonal label-switching as the modulation format for the payload or the label.As an example,we propose a simple orthogonal optical label switching technique based on 40 Gb/s FSK payload and 2.5 Gb/s intensity modulated (IM) label.     

面向光接入网的光纤光栅传感数据数字化系统

利用现有的光纤通信网实现对光纤光栅传感网络的远程监控,既可以避免重新铺设传感信道,节约成本,又可以增加传感网组网的灵活性。提出了一种基于阵列波导光栅(AWG)的面向光接入网的光纤布拉格光栅(FBG)传感网传感数据数字化系统,系统能够快速实现对携带传感信息的FBG反射波长的数字化。分析了系统的工作原理及主要误差来源,并设计了传感数据成帧模块的结构及适于在光接入网中传输的传感数据帧结构。采用OptiSystem/Matlab协同仿真的方法对一个3×3光纤光栅传感网络进行了仿真实验,实现了在-50℃～100℃范围内精度为1℃的温度监测,能够满足日常温度监控需要。实验结果表明了该方案的可行性。     

跟踪和数据中继卫星系统的微波光调制技术研究

为了提高跟踪和数据中继卫星系统的传输容量,采用ITU推荐的Ka波段为星间微波链路的通信波段,跟踪和数据中继卫星之间采用激光链路.设计采用了激光链路透明传输微波信号的调制技术,包括直接微波信号调制和微波信号变频调制两种方案.通过分析和计算,得到了Ka波段微波光调制器的主要技术参数,论证了宽带LiNbO3行波调制器用于该系统的可行性,并讨论了两种方案的优缺点.     

10 GHz超低抖动光短脉冲源

报道了一种新型的重复频率为10 GHz,脉宽为5.3 ps,抖动为184 fs的高稳定光短脉冲源.将大信号调制半导体激光器产生的10 GHz光脉冲,先送入LiNbO3电光相位调制器增强负啁啾,并使光谱进一步展宽,再通过色散补偿光纤(DCF)压缩脉冲啁啾,可得到光短脉冲.由于大信号调制激光器输出的光脉冲本身具有负啁啾,而通过相位调制器的光脉冲在不同的时间间隔内既有正啁啾也有负啁啾,通过适当调整进入相位调制器的光脉冲时延,使其通过相位调制器后累加产生更大的负啁啾,再利用正色散光纤压缩啁啾,从而得到低抖动且无基座的光短脉冲.