宽调谐范围的单通带微波光子滤波器的研究

基于相位调制技术和受激布里渊散射(SBS)效应,研制了可调谐单通带微波光子滤波器(MPF)。理论分析表明,通过引入频率间隔为受激布里渊频移量2倍的两个泵浦信号,使低频泵浦信号产生的损耗谱和高频泵浦信号产生的增益谱相抵消,所实现的滤波器的频率调谐范围为受激布里渊频移量的4倍,是单个泵浦信号时频率调谐范围的2倍,且随着泵浦光的数量增加滤波器的调谐范围呈倍数增长。实验测试了单泵浦条件下单通带可调谐滤波器的频率范围为0.8~18.2GHz,线宽为26MHz,带外抑制比为26dB,双泵浦时滤波器的频率调谐范围为0.8~31.1GHz。     

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.     

脉冲光布里渊散射信号的拉曼放大研究

实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因此增益较大,当拉曼泵浦功率为1 000 mW时Stokes光增益可达54 dB。拉曼泵浦放大SBS信号时,放大过程中只存在拉曼放大。且当泵浦功率增大至600 mW时,会引起多级布里渊散射,致使一级Stokes和泵浦能量会转移到下一级布里渊散射,一级Stokes光增益饱和并下降。     

基于单光路偏振复用的微波瞬时频率测量方案

提出一种基于单光路偏振复用技术的微波瞬时频率测量方案.该方案仅需要一个双偏振-双驱动的马赫-曾德尔调制器来提供受激布里渊散射所需的泵浦光与探测光.与现有的双路布里渊散射方案相比,本方案结构简单,系统体积明显减小,泵浦光与探测光干涉稳定且可控,且系统的稳定性增强了.待测微波信号经过载波抑制双边带调制后作为泵浦光,扫频探测信号经过相位调制后作为探测光,利用受激布里渊散射效应实现从相位调制到强度调制的转换.通过建立扫描频率与输出光功率的映射关系,实现了微波信号瞬时频率测量.此外,建立了理论模型和仿真模型来分析泵浦光波长抖动、直流偏置点漂移、电移相器相位漂移,以及泵浦光、探测光偏振状态偏移对频率测量精度的影响.研究结果表明,该方案可以实现30 GHz以上微波信号的频率测量,且最大绝对测量误差不超过30 MHz,相对测量误差低于2％.该方法通过增大扫频探测信号的扫描范围和调制器的调制频率范围,可进一步扩展频率测量范围,在低成本、宽频谱的雷达侦测领域具有良好的应用前景.     

受激布里渊散射在被动毫米波综合孔径成像中的运用

提出了一种将受激布里渊散射(SBS)应用于被动毫 米波综合孔径成像中的方案。运用光纤SBS效应,对毫米波的 抑制载波双边带(DSB-SC)调制信号的一个边带进行放大同时抑制另一个边带,实现毫米波 信号的抑制载波单边带(SSB-SC)调制。将该方案应用 于被动毫米波综合孔径成像中,在获得毫米波信号上变频的同时实现了光学滤波以及单边 带功率放大。深入分析了SBS实现SSB-SC调制的原理以及运用于被动毫米波综 合孔径成像中的可行性。实验结果表明:本文方案可以有效 实现毫米波的上变频、功率放大及滤波功能;与传统电光调制系统相比,本文方案简单有效 ,由于系统对携带毫米波信息的边带有放大作用,可以运用于毫米波功率较低时的成像。     

脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的解析模型与仿真

将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,利用由传感脉冲和经微波调制的预泵浦脉冲组成的阶梯脉冲作调制信号,通过作为探测光的时间有限的预泵浦脉冲1阶边带的瑞利散射与传感脉冲的受激布里渊作用,实现布里渊信号的时域整形,减小非本地效应;通过预泵浦脉冲0阶基带和传感脉冲的受激布里渊作用,实现布里渊信号的谱域整形,有效地解决空间分辨率和测量精度之间的矛盾。利用频域法求解瞬态耦合波方程,建立了阶梯脉冲光在光纤中受激布里渊作用的解析模型。仿真结果表明,当传感脉冲宽度为5 ns、峰值功率为100 mW,预泵浦脉冲宽度为50 ns、峰值功率为16 mW时,在空间分辨率0.5 m内受激布里渊散射增益在0.14 m处达到最大值,然后近似线性下降至0.37 m处,其余位置近似为零;系统布里渊散射谱宽近似为35 MHz,约为传统瑞利布里渊光时域分析系统布里渊谱宽212 MHz的1/6,在相同空间分辨率下提高了频率测量精度。     

提高受激布里渊散射阈值的研究与实现

通过增大入射光线宽来提高光传输系统中的受激布里渊散射的阈值光功率。首先在理论上分析通过改变直接电流调制和电吸收调制器的调制电流能增大入射光线宽,从而得出可以采用这两种方法来增大受激布里渊散射的阈值光功率;然后通过实验验证了其效果。实验结果显示,通过改变直接电流调制和电吸收调制器的调制电流,使受激布里渊散射的阈值光功率增大了约5dB。因此可以采用这两种方法来提高受激布里渊散射的阈值。     

基于SBS的通带可变微波光子滤波器

提出并分析了一种大范围可调谐的通带可变微波光子滤波器。它基于受激布里渊散射(SBS)效应并使用2个调制器与1个光纤布喇格光栅生成泵浦信号。通过分别调节这2个调制器的调制频率,可得双通带滤波器和通带间隔可变的四通带滤波器,并实现滤波器中心频率的大范围连续可调谐,而在整个调谐过程中,滤波器的3dB带宽保持不变。仿真分析了不同调制信号对滤波器通带及中心频率的影响,以及滤波器的带宽与泵浦的功率和SBS增益介质长度的关系。     

相位调制对光纤受激布里渊散射阈值的影响

相位调制是光纤中提高受激布里渊散射阈值、抑制受激布里渊散射效应的有效方法。理论分析了相位调制中调制幅度及调制频率的改变对受激布里渊散射阈值的影响,实验研究了25 MHz调制频率、不同调制幅度以及调制幅度为1.5,不同调制频率下受激布里渊散射阈值的变化情况。结果表明,受激布里渊散射阈值既随相位调制幅度的增大而增大,又随相位调制频率的增大而增大。当相位调制幅度为7.7,相位调制频率为25 MHz时,受激布里渊散射阈值提高约7 dB。当相位调制幅度为1.5,相位调制频率较小为5 MHz时,相位调制对受激布里渊散射阈值的影响不够明显。     

11GHz微波光子信号的单边带布里渊选择放大实验研究

提出一种实现11GHz微波光子信号单边带布里渊选择放大的简单系统,对该系统进行了研究,理论分析了11GHz微波光子信号下边带的光功率变化,通过实验实现了11GHz微波光子信号的单边带选择放大,得到了30dB单边带增益。对实验测得的边带光功率随泵浦波光功率的变化进行了讨论,实验结果和理论计算相吻合。     

30-GHz millimeter-wave carrier generation with single sideband modulation based on stimulated Brillouin scattering

A new technique to generate a millimeter（mm）-wave carrier of 32.57 GHz(f_LO=10.85 GHz) with single sideband modulation（SSB） for radio-over-fiber（RoF） systems is experimentally demonstrated by using stimulated Brillouin scattering（SBS）.The SSB is realized by directly amplifying the +3rd sideband of the modulated optical carrier in the process of SBS.The pump wave is provided through a double Brillouin scattering frequency shifting configuration.The use of the same laser source to generate the pump wave ensures the stability of the mm-wave generation system since the relative frequency shift between them can be eliminated.In addition, the mm-wave carrier obtains an RF power gain of 21 dB with the SBS amplification and a 3-dB bandwidth of 10kHz.     

一种新型瑞利BOTDA系统的研究

搭建了一种新型的基于瑞利散射的布里渊光时域分析（Rayleigh Brillouin optical time domain analysis, RBOTDA）传感系统。该系统工作在单端,能克服传统 BOTDA双端接入的缺点;采用两个EOM并联的结构产生含有连续基底光的脉冲光,探测光由基底连续光的瑞利散射提供,避免了多种受激布里渊散射（stimulated Brillouin scattering,SBS）作用带来的干扰,信噪比更高,传感距离更长;采用双边带探测方法,有效减少泵浦脉冲的损耗与非本地效应。建模解析了该系统中的SBS作用过程,并实验验证了系统的可行性。结果表明,布里渊增益谱完好地贴合洛伦兹曲线,非本地效应得到了有效的抑制;在2.4 km光纤上,室温25℃下泵浦脉宽50 ns时,布里渊频移为10.867 GHz,布里渊线宽约为40.21 MHz。     

New progress of mm-wave radio-over-fiber system based on OFM

This paper presents an overview on new progresses-of millimeter wave (mm-wave) radio-over-fiber (RoF) system based on mm-wave generation by optical frequency multiplication (OFM), including gen-eration of high-order optical side modes by optical modulation using dual-drive Mach-Zehnder modulator (DD-MZM) and enhancement of high-order optical side mode induced by selective amplification due to stimulated Brillouin scattering (SBS). The paper describes OFM by using DD-MZM in principle and verifies it in an experimental bidirectional 40GHz RoF system. SBS amplification enhances the generated information-bearing mm-wave in downlink and also helps in producing a pure reference mm-wave for radio frequency-intermediate frequency (RF-IF) down-conversion in uplink. These efforts pushed the OFM technology of mm-RoF systems to achieve more and more feasibility and cost-effectiveness.     

An Optical Millimeter-Wave Generation Technique Based on Phase Modulation and Brillouin-Assisted Notch-Filtering

A novel approach to generate continuously tunable microwave and millimeter-wave (mm-wave) signals is proposed and experimentally demonstrated based on an optical phase modulator and a Brillouin-assisted notch-filtering technique. The strong optical carrier of the phase modulated signal is deeply suppressed by using stimulated Brillouin scattering (SBS) in a dispersion-shifted-fiber ring while the sidebands keep unchanged. Therefore, only even-order electrical harmonics exist at the output of a photodetector. As this SBS-assisted carrier-filter is narrow bandwidth and wavelength-independent, a wavelength-flexible way of optical generation mm-wave signals can be successfully realized.      

Dual-band bandpass tunable microwave photonic filter based on stimulated Brillouin scattering

A dual-band bandpass microwave photonic filter(MPF) based on stimulated Brillouin scattering(SBS) is theoretically analyzed and experimentally demonstrated. Two separated tunable laser sources(TLSs) are employed to generate two passbands by implementing phase modulation to amplitude modulation conversion by using SBS induced sideband amplification. The center frequencies of both passbands can be independently tuned ranging from 1 GHz to 19 GHz. High resolution with 3 d B bandwidth less than 30 MHz and large out-of-band rejection about 40 d B under 25 m W optical pump power are achieved.     

基于强度调制和布里渊效应的六倍频可调毫米波信号产生

提出了一种新型的基于马赫-曾德尔调制器(MZM)和布里渊效应实现六倍频可调毫米波信号输出的方法。在本方案中,先调节MZM的直流偏置,抑制偶数边带,留下奇数边带;经过大功率掺Er3+光纤放大器(EDFA)放大之后,使两个一阶边带的功率达到布里渊阈值之上,然后采用了25km的单模光纤(SMF)作为布里渊介质,滤除一阶边带,留下三阶边带;最后经过EDFA放大和光电探测器(PD)光电转换得到六倍频的毫米波信号。因为布里渊边带滤波是窄带滤波,与波长无关,故本系统可以实现波长无关的微波信号产生。     

增益型受激布里渊相移谱宽范围功率特性

相移谱的功率依赖特性对矢量布里渊光时域分析系统的优化设计具有重要意义。对增益型受激布里渊散射（SBS）相移谱进行了建模分析；搭建了外差pump-Stokes系统，在5~90 mW泵浦光功率和5 W~9 mW斯托克斯光功率范围内测量了400 m标准单模光纤的增益型SBS相移谱；分析了Stokes光功率影响增益型SBS相移的机理。结果表明:当固定Stokes光功率时，增益型SBS相移范围与泵浦光功率成良好线性关系；因泵浦耗尽作用的影响，导致当Stokes光功率由5 W上升至8 mW时，增益型SBS相移范围的泵浦光功率灵敏度由1.448（）/mW下降至1.156（）/mW。根据理论和实验结果，对增益型VBOTDA系统进行了优化设计分析，为其在长距离和高精度传感领域的发展奠定了基础。     

60 GHz OCS mm-wave generation for ROF system based on saturated parametric amplification effect in HNLF

A novel approach to generate 60 GHz optical carrier suppression (OCS) millimeter-wave (mm-wave) signal based on the saturated optical parametric amplification (OPA) effect in high non-linear fiber (HNLF) is investigated. In the proposed system, the OPA effect occurs when the signal and pump with 30 GHz frequency interval are set into the high non-linear fiber. By controlling the length of HNLF, OPA effect saturates, and the pump power is delivered in a large extent to the signal and idler light, so a 60 GHz OCS mm-wave is generated. The system does not need high-speed external modulator, high-frequency vibration source or narrow-band filter, which greatly reduces the cost and improves the stability of the radio over fiber (ROF) system. Results show that the 10 Gb/s downstream signal can be transmitted with negligible power penalty.     

基于高非线性光纤中SBS效应的慢光系统

实验研究了高非线性光纤(HNLF)中受激布里渊散射(SBS)的阈值、增益谱、放大特性及其慢光特性,并与普通单模光纤(SMF)进行了对比分析。测量实验表明,HNLF在线宽100MHz的泵浦激光作用下,SBS的阈值为60mW,增益带宽为150MHz,获得的最大慢光延迟量将近15ns,延迟谱与增益谱较好对应。对基于SBS的未来全光通信系统中的高性能光延迟线或全光缓存器具有重要的参考价值。     

基于受激布里渊散射的微波光载波信号光谱检测

提出一种基于受激布里渊散射检测微波光载波信号光谱的方法。利用受激布里渊散射窄线宽的特性,解决了调制的微波信号频率低于常用的光谱分析仪分辨率时无法检测微波光载波信号光谱的问题,获得了较高的光谱检测分辨率。