基于氮化硅微环和载波分离的可重构微波光子带通滤波器

基于Add-Drop型氮化硅微环滤波器,利用光学单边带调制和光载波分离的方法,实现可重构微波光子带通滤波器。滤波器带宽和带外抑制比分别达到726 MHz和37.0dB。并且通过改变光载波波长实现1.64~23.41GHz的滤波器频率调谐;通过调节微环耦合系数实现0.683~2.246GHz的滤波器带宽调谐,在带宽调谐范围内带外抑制比大于26dB。     

基于微环的响应可切换微波光子滤波器

基于微环谐振腔和光纤布拉格光栅，利用相位-强度调制，实现了三种滤波响应可切换微波光子滤波器。通过改变光纤布拉格光栅反射谱、微环谐振腔陷波和光载波三者之间的相对波长，微波光子滤波器的滤波响应可以在带通、平顶带通和高通之间切换。制备了欧拉微环并搭建了微波光子滤波器系统，实现了上述三种响应。三种响应的带宽均具有一定的调谐能力，其调谐范围分别为5.56～7.68 GHz、6.23～11.92 GHz和5.83～10.86 GHz。三种响应下微环的插入损耗均小于10 dB。可切换的滤波响应使该微波光子滤波器具有更高的灵活性，在频率测量、杂散抑制等场景中具有广阔的应用空间。     

基于载波和边带相位控制的微波光子移相器

为了实现一种360°相移新型微波光子移相器，通过使用一个相位调制器、延迟线和光学滤波器来控制载波和边带的相位，最终控制射频信号的相位。相位调制器只需控制一个电压来调节移相角度，减少了使用复杂双平行马赫-曾德尔调制器所导致的漂移带来的影响，具有结构简单、成本较低等优点。结果表明，仿真验证的微波光子移相器可以在0GHz~40GHz频率范围内实现从0°~360°的全相移范围，并且在同一输出相位情况下，频率在0GHz~40GHz范围内，功率基本保持不变。此研究对微波光子移相器技术有一定参考意义。     

基于矢量和的微波光子移相器研究

基于矢量和（vectorsum）原理,利用50：50光纤耦合器、可变光延时线（VDL）、可变光衰减器（VOA）构建了微波光子移相器。以宽带光为载波有效地解决了合波处光波相位不同引起的微波信号不稳定的问题;利用马赫-曾德（M—Z）LiNbO3调制器在不同工作电压下的反相调制特性,设定调制器的不同偏置电压,同时配合调节两支...     

全新布里渊散射可切换微波光子滤波器

提出了一个新的基于布里渊散射效应的微波光子滤波器。该滤波器可通过调谐系统中光滤波器的中心波长,实现高解析度带通滤波器与陷波滤波器之间的灵活切换,并且通过调谐产生受激布里渊散射的泵浦光的波长可实现滤波器通带或阻带的中心频率在很大频率范围内连续调谐。该滤波器为全光结构,因此具有非常大的调谐范围（调谐上限仅受限于试验中使用的矢量网络分析仪的显示频率上限）。系统中采用相位调制器,因此没有偏置电压漂移问题。实验结果展示了一个带通与陷波滤可灵活切换的高解析度微波光子滤波器,并且通带和阻带的中心频率在9～26.5 GHz范围内连续可调谐,其中带通滤波器的通带具有极窄3 dB带宽,约28 MHz（由光纤本身布里渊增益区线宽所决定）。     

集成微波光子射频前端技术北大核心

微波光子射频前端具有频率覆盖范围大、工作波段和瞬时带宽可灵活重构、抗电磁干扰等优势,在泛在无线通信、软件无线电、雷达和电子战系统中有着广阔的应用前景。为进一步减小系统的尺寸和功耗以满足实际应用的需求,构建基于光子集成芯片技术的微波光子射频前端微系统势在必行。文章分析了集成微波光子射频前端微系统目前在器件层面和系统集成层面面临的挑战,并从高精细、可重构的光滤波器设计、混合集成系统架构设计和系统频率漂移抑制方案三个方面重点介绍了作者所在课题组开展的关于混合集成可重构微波光子射频前端的研究现状。     

基于光子混频的微波频率测量技术

提出了一种基于光子混频的光子学微波频率测量方法。方法采用可调微波延时线控制射频(RF)通道与光通道之间延时,利用两个级联马赫曾德调制器(MZM)进行光子混频,进而建立微波频率与直流光功率之间关系。通过仿真与分析,合理设计RF通道与光通道之间延时,优化了系统频率测量范围。仿真结果表明,光通道延时与RF通道1的延时差Δτ1选取在15ps附近,两个RF通道之间延时差Δτ选择在20ps附近时,对于1~6GHz范围的频率测量较为合适。实验中,采用矢量网络分析仪对延时进行测量,得到Δτ1为17.7ps,Δτ为16.9ps。测试结果表明,在1~6GHz频率下,系统测量精度在±0.2GHz以内。系统的测量误差主要来自于矢量网络分析仪对相位测量的不确定度,以及激光器输出光功率的波动,通过采取相应的措施可以提高系统测量精度。本文方法为微波频率测量提供了一种低成本光子学解决手段。     

单通带微波光子滤波器泵浦响应性能研究

基于受激布里渊散射效应和相位调制技术,实现了可调谐单通带微波光子滤波.单泵浦信号时,滤波器的频率调谐范围为0.5GHz~18.3GHz.采用一个激光器,通过外加在强度调制器上的微波信号强度调制得到泵浦信号时,滤波系统的稳定性优于两个激光器分别作光载波和泵浦信号的系统.当采用频率间隔为布里渊频移两倍的双泵浦信号时,滤波器的频率调谐范围为0.9GHz~31.3GHz.     

基于集成光频梳的新型微波光子应用 （特邀）

基于光学微腔的集成光频梳具有光谱宽、谱线间隔大、体积小等优势,为微波光子系统带来了新的发展机遇。近年来涌现了多种基于微腔光梳的微波光子应用,包括高质量微波信号产生、微波光子信号处理、真延时微波波束形成等,具有相位噪声低、可重构能力强、奈奎斯特带宽大等优异性能,展现了集成微腔光梳在微波光子领域的广阔应用前景。     

一种微波光子滤波器的设计

在微波光子系统中,微波光子滤波器能有效降低系统噪声、提高系统动态,但传统的微波光子滤波器受环境影响很大,针对此,介绍了一种具有一定环境适应性的高性能微波光子滤波器.该微波光子滤波器采用硅基工艺和多个耦合微环级联的结构,能够实现低插损和高选择性的优点;同时采用TEC温控反馈的方式能得到较好的环境适应性.     

High-isolation photonic microwave mixer/link for wideband signal processing and transmission

We have proposed, analyzed, and demonstrated a high-isolation photonic microwave mixer using an integrated, dual-stage balanced-bridge Mach-Zehnder modulator. The proposed balanced photonic microwave mixer provides not only high isolation between radio frequency (RF) signal and local oscillator (LO) ports, but also excellent isolation between intermediate frequency (IF) and RF/LO ports without any filters. In this paper, the structure, principle, and operation settings are discussed in detail. Experimental results showed >60 dB electrical isolation between RF and LO ports and >50 dB isolation between IF and RF/LO ports in a demonstrative photonic microwave mixer. This device can extend the bandwidth of a modulator and have wide applications in RF photonic links where RF signal conversion and processing are required.     

A photonic-link millimeter-wave mixer using cascaded optical modulators and harmonic carrier generation

Efficient frequency conversion into and out of the millimeter wave frequency band has been demonstrated using photonic link signal mixing with cascaded optical modulators. By adjusting the modulator bias point and RF drive power to the modulator introducing the local oscillator signal at f/sub LO/=8.8 GHz, frequency conversions from f/sub s/ to f/sub LO//spl plusmn/f/sub s/, sf/sub LO//spl plusmn/f/sub s/, and 4f/sub LO//spl plusmn/f/sub s/ with respective losses of 4.8, 6.3, and 7.5 dB have been demonstrated. The direct phase noise measurement of the optical RF signal at 2f/sub LO/=17.6 GHz with 1 kHz offset shows -89 dBc/Hz, limited by the RF drive source.     

基于载波抑制单边带调制的微波光子混频方案

为了克服电混频器的瓶颈,实现大带宽的信号混频,提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制,射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器,相互隔离,各自调制,且在2个相互正交的偏振态上传输,最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频,上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明:该方案切实可行,输入的RF频率在11~25 GHz时,输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB,频谱纯度高,可调谐性好,变频模式之间切换方便,系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。     

基于光学可调色散的三角波产生方法

提出一种基于光学可调色散的三角波信号光学产生方案,并进行了实验验证。本振信号 驱动双电极Mach-Zehnder调制器(DE-MZM)的一臂,对连续波(CW)激光进行调制,产生各 阶光边带,通过合理设置DE-MZM的直 流偏压点,并利用可调色散补偿器(TDC)对光信号引入一定的移相,光电探测后可以得到 与本振(LO,local oscillator)信号重 复率相等的三角波信号。通过简单地改变LO 信号频率,得到的三角波信号重复率也相应发生变化。 在实验中,利用本文方案分别得到了重复率为5GHz和6GHz的三角波信号。本文方案结构 简单,频率调 谐灵活,利用现有商用光电器件,预期能够得到重复率高达40GHz的 三角波信号,可满足未来高频电子系统的应用需求。     

基于偏置马赫-曾德调制器的微波光子信号倍频

高速光信号源在现代光通信中不可或缺,目前倍受研究者关注。提出了利用一种具有偏置控制的马赫-曾德尔调制器(MZM),采用倍频方案产生高速微波光子信号,并进行了实验研究。通过在MZM 上施加一定的直流偏置引起两臂光脉冲的相位差,使光脉冲发生分裂实现倍频。实验中,利用5 GHz 的射频信号源,成功获得了频率增加一倍的10 GHz 高质量高速光信号。同时,也可以观察到在不同偏置电压下会产生不同的脉冲序列,发现优化偏压是实现高质量倍频的必要条件。该方案可用于产生40 GHz 以上的高频率光脉冲,可广泛应用于高速光通信。     

一种镜像抑制双输出的微波光子信道化接收机

微波光子信道化接收机可将待接收的射频信号转化到光域进行传输和处理,有效避免了电子瓶颈的限制,可实现超大带宽信号或多频点信号的瞬时接收,非常适用于雷达系统和电子战。该文提出一种镜像抑制双输出的微波光子信道化接收机,信号路和本振路都采用光分路器分为3路,光本振利用声光移频器实现左右移频后与信号路进入镜像抑制混频器,最终可将一个6 GHz带宽的射频信号划分到6个带宽为1 GHz的子信道完成接收。该方案无须用到光频梳且信道化效率提高1倍,子信道的信道串扰均超过22 dB,镜像抑制比约为24 dB左右,系统的无杂散动态范围可达到106.7 dB·Hz 2∕3。     

基于FP-LD实现副载波信号产生

采用一种基于法布里-珀罗腔激光二极管(FP-LD)的副载波信号的产生方案,此方案主要包括一个FP-LD和一个电光相位调制器(PM)。首先利用可调谐激光器、电光PM及微波源产生光正弦相位调制信号,将该信号注入到FP-LD中,通过FP-LD的注入锁定将该信号转换为副载波信号。在实验中,分别以2、3、4和5 GHz的调制频率注入到FP-LD中,相应得到22、21、24和25 GHz的副载波信号。     

A Ka Band Balanced Third LO-Harmonic Mixer Using a Lumped-Elements Quadrature Hybrid

A novel configuration of a subharmonic mixer utilizing third local oscillation (LO) harmonic is presented. The mixer is capable of down-converting a Ka-Band radio frequency (RF) signal with the third harmonic of an X-band LO signal to produce a 2 GHz intermediate frequency signal. It is fabricated on a 4 mil substrate using a 0.15 mum GaAs PHEMT process. A novel quadrature hybrid is realized by using compact lumped elements, and it is beneficial for the reduction of chip size for an LO at a relatively low frequency in this topology. This is because it does not need any bulky via holes. Compared with published subharmonic mixers, it provides a more flexible requirement for an LO source at a relatively low frequency for an overall communication system design. The measured results show that the best conversion loss is about 13.2 dB at a RF frequency of 29 GHz as a 10.5 dBm 9 GHz LO signal is pumped. The chip area of the mixer is less than 3.14 mm².