基于多波长光纤激光器和色散器件级联的微波光子带通滤波器

提出了一种基于多波长光纤激光器和色散器件级联的微波光子带通滤波器。该滤波器利用双折射光纤环镜对多波长激光器的输出信号进行整形,整形后的信号作为滤波器的抽头,实现滤波器的可重构性。将标准单模光纤(SSMF)和光纤延迟环级联作为延迟单元,实现滤波器的频率选择性。通过改变波长间隔或标准单模光纤的长度,实现滤波器的可调谐性。研究结果表明与只用SSMF作延迟单元相比,该微波光子滤波器的品质因数Q提高了182.26,3dB带宽减小了670MHz。     

新型多抽头复系数微波光子滤波器

基于受激布里渊散射（SBS）和可调谐多波长光纤激光器,设计了一款基于新型多抽头的复系数微波光子滤波器。该滤波器由SBS效应引入一个相移量实现复系数,通过调节SBS的泵浦光功率控制相移量的大小,进而实现滤波器的中心频率连续可调谐。实验研究了基于高掺杂铒纤的可调谐多波长光纤激光器,得到了波长间隔为0.338 nm的多达16个激光信号的稳定输出。以实验数据为抽头光源,仿真研究了SBS增益介质长度、抽头光源的数目和波长间隔对该款微波光子滤波器性能的影响。     

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Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547～1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。     

基于MMI滤波器的可调谐连续光全光纤OPO

在连续光全光纤光学参量振荡器（FOPO）中,目前主要利用可调滤波器（TBPF）等高插入损耗的滤波器件进行边带光输出波长的调谐,这种方式所引起的高环形腔损耗限制了FOPO输出性能的进一步提升。为解决此问题,提出了基于多模干涉（MMI）滤波器的低腔损耗可调谐连续光FOPO。通过选取不同长度和纤芯尺寸的多模光纤制作级联单模-多模-单模光纤（SMS）作为滤波器件,使其在选定波长处的插入损耗小于1 dB,FOPO环形腔的总损耗不大于5 dB,并通过对SMS器件施加轴向拉力的方式调节滤波器件的透射谱,实现了1 494~1 501 nm和1 638~1 629 nm范围内的双边带可调谐连续光输出。     

基于重构等效啁啾超结构光纤光栅的可调谐微波光子滤波器的仿真研究

提出了一种新型的基于重构等效啁啾(REC)超结构光纤光栅的可调谐微波光子滤波器的结构。根据REC技术, 利用同一块均匀相位掩模板可以灵活地设计制作出具有不同斜率的线性群时延的光纤光栅。作为有限冲击响应(FIR)滤波器的抽头延时单元, 不同光纤光栅之间群时延的差值决定了滤波器的自由频程(FSR)。通过改变可调谐激光器的输出波长来选择不同的抽头间时延差从而达到调谐FSR目的。仿真结果表明, 该滤波器可以实现中心频率从21 GHz到33 GHz的连续可调。事实上, 由于REC技术的灵活性, 在理论上对于任意给定的频段和调谐范围, 这种新型的滤波器结构都能够实现。     

基于宽谱光源的光控微波延时技术

提出一种新型的基于宽谱光源和色散器件结合的光控波束形成网络(OCBFN)方案,与利用独立激光器的方案进行了比较,给出了该方案的工作原理和延时链路理论分析,并通过实验验证了该方案实现光控延时的可行性。实验中利用掺铒光纤放大器(EDFA)作为宽谱光源,10 km单模光纤(SMF)作为色散器件实现光路延时,可调谐光滤波器选择光路的工作波长,利用矢量网络分析仪产生微波信号并测量信号延时特性,在9.25~10.25 GHz微波频段中,实验测得的系统延时范围、延时精度及真延时特性(延时大小与微波信号频率无关)验证了基于宽谱光源的可调谐光控微波延时方案的可行性。     

级联光纤参量放大器的增益特性分析

首先介绍了级联结构光纤参量放大器的工作原理,即通过两种光纤色散补偿来平坦信号输出增益。其次推导出小信号近似下单泵浦级联光纤参量放大器的信号输出增益表达式,并在此基础上利用Matlab软件对影响增益特性的各个参数进行数值分析。结果表明,级联光纤参量放大器的峰值增益与增益带宽,受到分段数、泵浦光功率、泵浦波长、色散补偿光纤(DCF)长度、高非线性光纤(HNLF)的零色散波长、HNLF长度、HNLF非线性系数和HNLF色散斜率的影响。     

光电振荡环路的微波光子变频与移相技术研究

微波光子变频与移相技术是微波光子雷达的两个关键技术,若在实现微波光子变频的同时完成移相,可以大幅降低微波光子雷达系统的复杂度和体积。本研究基于光电振荡环路提出一种可同时完成微波光子变频与移相的方法,利用光电振荡环路对基频微波信号进行上变频,通过改变光电振荡器的输出频率,实现1.6～21.16GHz可调谐上变频;调节可调谐激光器的输出波长,利用色散补偿光纤的延迟效应等效改变上变频信号的相位,调谐范围可达50.4°。该方案将微波光子变频与移相技术结合,在拓展光电振荡器应用范围的同时,对微波光子雷达的实用化也有一定借鉴意义。     

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。     

A band-pass microwave photonic filter based on Lyot-Sagnac filter and cascaded optical structures

A band-pass microwave photonic filter（MPF）based on Lyot-Sagnac filter and two cascaded optical structures is demonstrated.In the experiment,a stabilized and tunable multi-wavelength optical source is obtained by slicing the broadband optical source（BOS）with a Lyot-Sagnac filter.A standard single-mode fiber（SMF）and a fiber ring resonator are cascaded to improve the mainlobe-to-sidelobe suppression ratio（MSSR）and Q-factor of the filter.The analysis shows that MSSR and Q-factor are improved by reducing the split ratio of the coupler or increasing the length of fiber in fiber ring resonator.The results have significant guidance for MPF design by choosing appropriate devices and parameters.Based on the analyses,a band-pass filter with MSSR of 53.54 dB and Q-factor of 4048 is achieved by choosing the split ratio of0.01,the length of SMF of 30 km and the length of fiber in fiber ring resonator of 152.27 cm.     

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。     

Tunable microwave photonic filter based on a fiber ring and erbium-doped fiber amplifier

The tunable microwave photonic filter based on a fiber ring and erbium-doped fiber amplifier （EDFA） was proposed. By introducing a section of erbium-doped fiber （EDF） into the fiber ring, the loss of the signal can be compensated by the EDFA gain through adjusting the pump power. This can largely increase the number of the effective sampling taps, and then improve the performance of the microwave photonic filter notably. When the pump power was set to be 42.7 roW, a microwave bandpass filter with the 3-dB bandwidth of 0.15 MHz, the Q factor up to 100 and extinction ratio up to 20 dB was achieved. By employing a tunable optical delay line in the above fiber ring, a tunable microwave photonic filter has been realized through tuning the length of the optical delay line. The proposed tunable microwave photonic filter can fred great applications in microwave signal processing and ROF system.     

A Simple and Tunable Single-Bandpass Microwave Photonic Filter of Adjustable Shape

A simple and tunable single-bandpass microwave photonic filter of adjustable shape is proposed and experimentally demonstrated. The filter is based on multiple sources (spectrum-sliced by a Mach–Zehnder interferometer) and two cascaded incoherent optical structures, namely, a dispersion medium of 50-km single-mode fiber and a fiber ring delay line. In the experimental range from 1.0 to 3.8 GHz, a discretely tunable single-bandpass filter with a high $Q$-factor or a flat-top response is achieved by carefully matching the transfer functions of the two individual optical structures.      

A high-Q microwave photonic filter by using an SOA-based active mode-locked fiber ring laser

A high-Q microwave photonic filter using a semiconductor optical amplifier (SOA)-based mode-locking fiber ring laser is proposed, analyzed and experimentally demonstrated. The proposed microwave photonic filter can realize a high-Q frequency response, it is compact without an optical source, and it can be easily tuned by adjusting an optical variable delay line in a ring cavity. A result with a Q-factor of about 236 and a rejection ratio of about 45 dB is obtained. The measured results and the theoretical estimations agree very well.     

采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器

提出了一种采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔激光器,该激光器采用环形腔结构,两个耦合比为30:70的耦合器和一段2 m长的未泵浦掺铒光纤构成F-P光纤环滤波器,F-P光纤环滤波器产生的梳状谱,可以增大激光模式之间的自由光谱范围（FSR）,在一定程度上减小跳模现象的发生,有利于模式的稳定。研究表明,通过对掺铒光纤的优化和耦合器的选择可以提高F-P光纤环滤波器的精细度,而F-P光纤环中的未泵浦掺铒光纤起到饱和吸收体的作用,使输出激光的线宽得到有效压缩。将保偏光纤光栅和F-P光纤环滤波器共同应用于环形腔掺铒光纤激光器,在室温下得到了3 dB线宽均小于0.07 nm（实验室光谱仪最小分辨率）的窄线宽双波长输出。在2 h的观测时间内,最大峰值功率波动小于0.4 dB,具有良好的稳定性。     

一种基于掺铒光纤光栅环的微波光子滤波器

在深入研究掺铒光纤和光纤光栅的基础上, 提出了一种基于掺铒光纤光栅环的微波光子滤波器结构模型。根据信号流程图得到了该微波光子滤波器的传输函数, 讨论了光纤耦合器的耦合系数、掺铒光纤增益、光纤光栅反射率和光纤环长对系统传输性能的影响。通过理论计算和仿真分析可知, 在光纤耦合器的耦合系数为0.5、掺铒光纤增益为2、光纤光栅反射率为1时, 得到的微波光子滤波器的滤波效果最好。