基于直流光注入直调DFB-LD的可调光毫米波信号产生技术

提出了一种基于直流光注入直接调制分布反馈式半导体激光器(DFB-LD)的载波可调的光毫米波生成方案,利用直接调制DFB-LD的输出瞬态波长随驱动电流增大而蓝移的特点,将直流光注入至直调DFB-LD的0码波长附近注入锁定。锁定的直调激光器在1码时输出的蓝移波长与原注入波长相位相干,再通过光电探测器将拍频信号转换为调制的光毫米波信号。实验重点讨论了40GHz光毫米波的产生,同时完成了30、40、50和60GHz光毫米波的可调谐性实验。本文的方案结构简单,无需外调制器和微波本振,载波可调并可产生高至60GHz光毫米波信号,可作为光/无线混合接入中成本节省的光上变频方案。     

基于级联双平行MZM的16倍频光生毫米波技术

为解决毫米波信号生成中存在的困难,提出了一 种基于级联双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的16倍频光生毫米波 系统。首先通过控制第1个DPMZM的直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波 和±2阶边带,获得±4阶光边带;然后将该光波输入到另一个完全一样的DPMZM,获得±8阶光边 带和光载波输出;最后利用光滤波器(OF)滤除光载波,用光电探测器(PD)拍频得到 16倍频的毫米波输出。详细分析 了系统的工作原理,并通过仿真验证了方案的可行性。当输入射频(RF)驱动信号频率为2.5GHz时,可 得到40GHz毫米波输出,并且调制器的调制带宽仅需要 2.5GHz。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好等优点。     

光子学技术生成微波信号

文章对现有通过光子学技术生成微波信号的方法作了简要的综述,并介绍了我们提出的一种利用激光拍频产生可调谐微波信号的新方法.这种方法基于光纤光栅法珀滤波器与光纤环形腔激光器技术,产生波长间隔可调谐的双波长单纵模激光,使用高速光电探测器对双波长激光进行拍频,生成频率可调的微波信号.实验上获得了频率为9.4885～10.0712GHz的微波信号.文中所提出的方法在无线接入网,无线传感网,射频信号光纤传输,软件无线电等方面有应用前景.     

基于啁啾光纤光栅的单光源产生毫米波研究

利用切趾啁啾光纤光栅进行波长精确滤波选择和脉冲压缩的功能,给出了用光外差法将单一光源形成差频再经拍频后生成射频信号的单光源产生毫米波的方案。理论分析和数值计算结果表明,采用切趾啁啾光纤光栅的单光源产生毫米波能使系统具有波长稳定、相位噪声低、频率调整方便等优点。基于啁啾光纤光栅对光脉冲的压缩作用,该方案系统能降低由光纤色散引起的信号重叠干扰。     

三角波扫频的可调谐毫米波RoF下行链路性能分析

理论提出了一种获得高倍频因子的毫米波产生方案并对产生毫米波的RoF下行链路性能进行分析。方案中利用三角波替代正弦波来驱动双驱动马赫增德尔调制器。通过三角波扫频,可以产生更多的频率分量。均匀光纤布拉格光栅可以选择出所需的频率分量进行拍频产生毫米波信号。倍频因子的调谐可以通过调节两个均匀光纤布拉格光栅的中心波长来实现。方案可获得倍频因子分别为4,6,8,10,12 mm的波信号,并对各种倍频因子下的RoF下行链路性能进行了分析。结果表明,在各种倍频因子下,经过10 km光纤的传输,解调后眼图均能保持一定的张开度,满足通信需求。该方案为未来的无线电通信系统提供了一定的支持。     

基于并联调制器的高倍频毫米波信号生成

为了获得更高频率的信号，采用了一种基于并联马赫-曾德尔调制器（MZM）和半导体光纤四波混频效应的二十四倍频光生毫米波方案。本振信号被并联MZM调制后可以获得高纯度的±4阶边带，在四波混频效应下，又可以生成±12阶边带，用级联的布喇格光栅滤波器滤除±4阶边带，经光电探测器拍频便可生成二十四倍频信号。结果表明，当输入本振信号为5GHz时，生成的120GHz高频微波毫米波信号射频杂散抑制比为22dB，频谱纯度很高，且具有很好的可调谐性。该研究为高频微波毫米波信号的生成提供了更高的倍频方法。     

基于两个FBG的F—P半导体激光器自激注入锁定

提出了基于两个光纤布拉格光栅（FBG）的Fabry—Perot（F—P）半导体激光器自激注入锁定以获得拍频信号的实验方案。在该系统中,直流驱动F—P半导体激光器,自激注入锁定通过两个自制的光纤布拉格光栅作为反馈元件实现。在9．17nm的调谐范围内实验获得边模抑制比接近或高于27dB的双波长输出。该方案系统简单,成本低廉。     

基于微波光子的24倍频毫米波信号生成

提出了一种基于级联双电极马赫-曾德尔调制器、光延迟线和半导体光放大器的24倍频毫米波信号生成方案。将两个双电极马赫-曾德尔调制器通过一个光延迟线级联,获得高纯度±4阶边带,进而利用半导体光放大器的四波混频效应,得到±4阶和±12阶边带,通过波分解复用器选出±12阶边带,经光电探测器拍频即可得到24倍频毫米波信号。理论分析和仿真验证结果表明,当输入信号频率为4~10GHz时,可以生成射频杂散抑制比不低于26dB的24倍频毫米波信号,且其频谱纯度高,可调谐性好。     

基于偏振调制器并联产生16倍频毫米波的研究

针对高倍频毫米波的产生问题,文章提出了一种基于4个偏振调制器并联产生16倍频毫米波的方案,利用相关光边带极性的不同,使合成光信号中只保留载波和8n阶边带。经过适当选取调制指数值和光电探测器拍频后,获得16倍频毫米波信号。文章理论分析了产生16倍频毫米波信号的原理,推导出方案所产生的±8阶光边带信号的光边带抑制比为61.72 dB,16倍频毫米波信号的射频杂散抑制比为55.70 dB。仿真实验获得的光边带抑制比和射频杂散抑制比分别为60和53 dB。同时分析了射频信号相位偏移及调制指数对抑制比的影响。实验结果与理论分析吻合,验证了所提方案的可行性。     

基于Nd∶YVO4/Nd∶YLF组合晶体的双波长激光器研究

设计了基于Nd:YVO₄/Nd:YLF组合晶体的双波长(1047 nm和1064 nm)激光器。理论分析了 组合晶体双波长激 光器的速率方程,实验研究了在固定抽运条件下双波长激光器的温度输出特性。在实验研究 过程中设置抽运功率为600 mW,调节组合晶体热沉温度以1.0 ℃为间隔逐步增加,当热沉温度从 7.0 ℃增加至22.0 ℃时,激光器获得了频差 范围 为4.58 THz～4.63 THz、功率均衡度可调的双 波长信号 输出。在实验温度上升的范围内,频差最大值出现在8.0 ℃时,为 4.63 THz;频差最小值出现在21.0 ℃,为4.58 THz。 实验结果表明,频差随温度的变化稳定在4.60 THz附近。尤其的当 热沉温度处于17.8 ℃时,获得了功率均衡的、频差为4.58 THz的双波长信号输出,此时功 率为18.48 mW。这种超大频差的双波长激光器在提升功率之后可用于 外差拍频获取太赫兹波信号。     

两种不同类型独立激光器的拍频实验

利用一个中心波长范围1052.82～1053.12 nm的可调谐半导体激光器和一个波长范围为1053.10～1053.20 nm的窄线宽光纤激光器进行拍频实验.介绍了拍频信号探测的基本原理,设计了实验光路,经过宽频放大器进行信号放大后,采用高频示波器观察到周期10 ns,信号振幅4 mV左右的稳定拍频信号,实现了两种不同类型独立激光器输出光束的拍频测量.利用分光棱镜和F-P腔扫描干涉仪设计了一个两激光光束频率实时对准装置,可以在拍频测量的同时进行激光频率相对漂移的监控,解决了快速频率对准问题.并针对激光器自身频率稳定性较低的情况,提出了采用计算机自动控制实现自动频率对准与频率跟踪的方案.     

频率大范围可切换微波毫米波信号发生器

用一个三波长光纤激光器实现RF信号发生器,其中该激光器具有不均匀频率间隔,得到的RF信号可在大范围内切换。由于三波长光纤激光器具有双折射效应,只要调节偏振控制器,就可灵活实现双波长工作状态。因此,实验获得微波毫米波段内稳定的RF信号。     

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。     

基于相移光纤光栅的单光源毫米波生成研究

利用相移光纤光栅中不同的相移量可以在光栅传输阻带中的不同位置打开透射窗口这一特性,给出了用光外差法将单一光源形成两个差频再经拍频后生成毫米波的方案.理论分析和数值计算结果表明,采用单个光源产生毫米波所引入的激光随机相位噪声低于双光源系统,能够产生波长稳定、相位噪声低、频率调整方便、耦合效果好的毫米波,可为光纤无线通信系统实际应用提供参考.     

基于8字型结构布里渊多波长光纤激光器的可调谐高频微波产生

提出基于8字型结构布里渊多波长光纤激光器的可调谐高频微波的产生方法,该结构耦合输出奇次阶斯托克斯光,从而实现间隔约为20GHz或0.16nm的双波长激光信号输出,第一阶斯托克斯光和第三阶斯托克斯光功率变化在±0.35dB以内。双波长激光信号通过外差的方式进入高速光电探测器产生21.39GHz的微波信号,所得到微波信号的信噪比约为20dB,通过拟合得到3dB线宽约为2MHz,微波信号功率变化在±0.75dB以内。并对比抽运光和第二阶斯托克斯光拍频的微波信号线宽,线宽约为2 MHz。通过调节抽运光的波长实现了微波信号可调谐,范围为±0.28GHz。实验结果说明,所提结构可实现近20GHz的可调谐微波信号,对进一步提高微波信号的质量进行了分析。     

以自激注入锁定方式生成边模抑制比高的可调谐双波长超短光脉冲

介绍一种简单的以自激注入锁定方式、生成边模抑制比改善的、可调谐双波长超短光脉冲的实验系统．系统通过调整两个Bragg光纤光栅和光延迟线,可方便地调谐两个不同波长及其间距,从而获得双波长光脉冲输出．实验显示,在20．7nm的波长调谐范围内,可获得边模抑制比接近或高于30dB的双波长光脉冲输出．系统简单,且波长调谐方便．     

基于体光栅的可调谐线型腔双波长掺镱光纤激光器

论述了均匀加宽增益介质中利用净增益均衡原理同时输出双波长激光的可行性,使得双波长各自的损耗等于增益,抑制模式竞争,便可实现双波长输出。验证了上述原理,搭建的线型腔双波长掺镱光纤(YDF)激光器室温下可以实现单波长输出和双波长输出两种运转状态。单波长或者双波长输出时,转动体光栅角度,利用其分光谱和选波长的特性,均可使得波长分别在1013～1078nm的范围内调谐。双波长同时输出时,其线宽分别约为0.012和0.020nm,最大和最小波长间隔约为65.00和1.04nm。双波长间隔较小时,双波长对彼此的抑制影响较间隔大时更为明显。双波长输出功率均衡稳定,最大输出功率可达40.7mW。输出双波长时,该激光器可用于光子混频和拍频产生太赫兹辐射;输出单波长时,由于其波长可调谐的特性,该激光器可用作光学相干层析(OCT)的调谐光源。     

应用于ROF系统的微波光子发生器研究进展

介绍了光学生成毫米波技术研究的背景及意义.综述了几种主流的毫米波光学产生技术,主要包括直接调制法、外部调制法、光外差法,以及在此基础上的改进方法:如改进的双边带调制产生光毫米波方案,新型双均匀光栅结构产生毫米波的方法等.并介绍了2种新型光学生成毫米波方法,包括采用光纤光栅滤波器获得具有一定间隔双波长成分的光脉冲光谱实现...     

基于拍频法的激光器数字化频率跟踪

为了在光纤双向时频传递系统往返链路中实现同波长传输，提出一种基于拍频法的激光器数字化频率跟踪技术，用于锁定系统中主、从两台分布式反馈激光器的频率。首先，采用光耦合器对两路激光信号进行合束，耦合后的合成光经拍频探测得到10 MHz的光学拍频信号；其次，将该信号和10 MHz正弦波信号进行混频并滤波后得到电学拍频信号，再对该电信号进行采样并由算法处理得到反馈电压值；最后以电流调谐的方式调节从激光器的波长，使其与主激光器的波长保持一致。实验结果表明：实验室50 km光纤时频传递系统连续运行60 h后时间同步百秒时差优于8 ps，相比未使用该技术的系统时间同步精度提高约36 ps。所提方案能够实现低成本激光器的频率跟踪，跟踪效果满足往返链路双向时延对称性要求。     

用于毫米波产生的平衡输出单纵模双波长光纤激光器

报道了一种可用于生成毫米波源的单纵模双波长光纤激光器。该激光器采用保偏光纤布拉格光栅作为波长选择器件,其选出的两个波长是正交偏振态的,增强了偏振烧孔效应,有效减少了不同波长之间的竞争,得到稳定的双波长输出.利用复合腔的游标效应抑制多模振荡,实现激光器单纵模运转。双波长间隔约0.318 nm(39.8 GHz),边模抑制比(SMSR)大于50 dB.