一种倍频因子及输出相位连续可调的微波光子移相系统

提出一种倍频因子连续可调,且相位连续变化的微波光子移相系统.系统主要由两个集成双偏振双平行马赫增德尔调制器组成,在不使用光滤波器的情况下,调节双平行马赫曾德尔调制器及相位调制器的射频驱动和直流偏置电压,生成二倍频,三倍频,…,六倍频微波信号,同时实现输出微波信号相位0～360°连续可调.仿真结果表明,当射频信号频率为10GHz时,可分别产生频率为20、30、40、50、60GHz的微波信号.调节相位调制器的直流偏置电压与半波电压比值从-1到1变化时,对应微波信号的相位从-180°到180°变化.此外,分析了调制器消光比对输出微波信号光载波抑制比和电杂散抑制比的影响,以及90°电桥相位平衡对微波信号相位漂移和幅度波动的影响.     

频率可调的双路相位编码微波信号系统

提出一种在单输入情况下同时产生两路任意相位编码微波信号的方法,不仅可以保证编码信号180°的相移,还可实现编码信号的频率大范围调谐.建立由一个双平行马赫曾德调制器和一个保偏布拉格光栅组成的系统,激光输入双平行马赫曾德调制器调制后,通过保偏布拉格光栅与偏振分束器的共同作用产生两路偏振正交的±2阶边带.其中一对边带经过相位调制器调制后与另一对耦合,最后输出两个光电探测器拍频得到高频率、低噪声的相位编码微波信号.仿真结果表明,通过调节驱动信号的频率,可得到5～100 GHz的一系列四倍频相位编码微波信号.还原的相位信息与脉冲压缩比均和理论值吻合,证明了所提方法具有良好的脉冲压缩性能.     

基于级联马赫-曾德尔调制器的载频连续可调相位编码波形光产生

提出一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZM)的载频连续可调相位编码波形光产生方法。该方法通过设置级联MZM的直流偏置点和调制指数,实现对±4阶光边带的选取,通过控制施加在级联MZM上的射频驱动信号相位,可在非平衡时间脉冲整形(UTPS)系统的输出端产生倍频系数为16的相位编码信号。通过调整UTPS系统中两个线性调频布拉格光栅的色散值,可实现对相位编码信号载频的连续调谐。仿真中利用2GHz的射频信号分别生成了载频为32GHz和19.2GHz的相位编码信号。仿真验证了所提方法的有效性,也验证了生成的信号具有较好的压缩性。     

基于开关键控调制的光载太赫兹正交相移键控信号产生

提出了一种基于开关键控（OOK）调制的光载太赫兹正交相移键控（QPSK）信号产生方案。基于双平行马赫-曾德尔调制器产生了一对光学八倍频边带信号,利用两个强度调制器分别将两路独立的OOK基带信号调制到八倍频边带的两个偏振态上,对两路偏振信号进行相位和幅度调整后再进行叠加,叠加后的光信号经过功率放大和光纤传输后在终端实现了光电转换,从而生成了太赫兹QPSK信号。在VPI仿真环境下,分别验证了80,240,400 GHz信号的传输性能。结果表明,生成的一个波特率为20 GBuad、频率为400 GHz的QPSK信号通过40 km的零色散位移光纤传输后,其误码率低于前向纠错码的阈值(3.8×10^-3)。该方案具有无需预编码技术和数模转换器的特点,降低了信号处理的复杂度和系统成本。     

基于级联MZMs倍频系数可调的相位编码信号光产生方法

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZMs)倍频系数可调的相位编码信号光产生方法。该方法的系统核心器件为级联MZMs,通过合理选择两个MZMs的直流偏置电压和调制指数等参数,可任意选取±k(k=1,2,…,5)阶边带中的一组边带。通过可编程光滤波器滤除5阶以上的高阶边带,再结合相位调制,可产生载波2、4、6、8和10倍频的相位编码信号。该方法是通过改变施加在级联MZMs上的射频驱动信号幅度实现倍频系数调节,方案简洁灵活。通过仿真实验验证了利用4GHz的微波信号源分别产生载频32GHz和40GHz的相位编码信号,从而实现了8和10倍频信号输出,且所生成的相位编码信号具有很好的脉冲压缩性能。     

基于单光频梳的卫星通信多频段变频方法

提出一种基于单光频梳的简单,灵活和稳定的变频方法。该方法使用了双偏振正交移相器,该调制器是一种集成调制器,集成了两个双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM),其中一个DPMZM作为光频梳产生器,另一个进行载波抑制单边带调制产生单边带信号。从该调制器输出的信号是一个正交的耦合信号,在偏振控制器和偏振片的控制下,被转化为一个具有固定偏振角的信号,最后送入光电探测器实现微波信号的产生。仿真结果表明,通过适当调整该集成调制器中6个直流偏置点和外接的移相器,可以实现多频段变频。比如C波段3.8GHz的信号可以被变频到X,Ku,K和Ka波段;X波段9.6GHz的信号可以被下变频到C波段同时也可以被上变频到Ku,K,Ka波段。除此之外,整个系统体现出对直流偏置点漂移的良好适应性,具有很好的可操作性。     

基于受激布里渊散射的可调谐稳定光电振荡器

如何获得频率高、相位噪声低和稳定性高的微波信号一直都是微波光子学领域的研究热点。基于此，提出一种基于受激布里渊散射（SBS）的可调谐光电振荡器（OEO）。实验中光载波和泵浦光来自同一可调谐激光器，利用泵浦光的SBS对光载波的相位调制边带进行放大，通过改变可调谐激光器的输出波长使布里渊频移量发生变化，从而实现输出微波信号的可调谐。实验结果表明，所设计的OEO可以实现频率范围为10.13～10.65 GHz的信号输出，可调谐范围为520 MHz。结构中仅使用了一个相位调制器，无偏压输入器件的引入，这使得所设计的OEO稳定性较高。在20 min内频率漂移小于1 MHz，功率变化小于1.15 dB。     

基于双平行马赫-曾德尔调制器的光子倍频毫米波生成的研究

基于外调制器的光子毫米波生成技术具有频率调谐范围大、结构简单、稳定性强和信号频率纯度高等优点,被认为是实现高频宽带可调毫米波信号产生的有效解决方法。对基于一种双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的光子倍频毫米波生成技术进行系统的理论分析,给出了实现四倍频、六倍频、八倍频毫米波产生的参数条件,在此基础上提出了一种不需要利用电相移器和光滤波器的四倍频毫米波产生方案,讨论了DPMZM消光比和调制深度对光子倍频毫米波生成的影响。     

基于SOI非对称马赫曾德尔结构的集成矢量和微波光子移相器

设计和分析了一种基于SOI（绝缘体上的硅）脊型波导非对称马赫曾德尔结构的集成矢量和微波光子移相器。对于10 GHz的微波信号,设定非对称两臂的长度差为3 983μm时,其相应的时间延迟约为47 ps。分别在两臂上集成了一个热光可调谐可变光衰减器用于光学调谐,当衰减单元的折射率在0～6×10-3变化时,实现了10 GHz微波信号在0～180°的相位调谐。该器件尺寸小、结构紧凑,易于实现片上集成,在光控相控阵雷达中很有应用前景。     

基于SOI非对称马赫曾德尔结构的集成矢量和微波光子移相器(英文)

设计和分析了一种基于SOI(绝缘体上的硅)脊型波导非对称马赫曾德尔结构的集成矢量和微波光子移相器。对于10 GHz的微波信号,设定非对称两臂的长度差为3 983μm时,其相应的时间延迟约为47 ps。分别在两臂上集成了一个热光可调谐可变光衰减器用于光学调谐,当衰减单元的折射率在0～6×10-3变化时,实现了10 GHz微波信号在0～180°的相位调谐。该器件尺寸小、结构紧凑,易于实现片上集成,在光控相控阵雷达中很有应用前景。     

基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送方案

提出了一种基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送的新方案—采用波导型相位调制器研制成电控连续可调光学相移器,它可随相位调制器输入电压的连续改变而产生连续的相移,从而控制输出的偏振态;在其前放置一个半波片,即可校正接收端偏振态量子态在信道中所发生的改变,从而保证信道传送密钥的可用性.通过理论推导和实验研究验证了基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送方案的核心部件的可行性.由于本方案能实现高速调制（GHz）,为解决光纤传输的偏振编码QKD系统中偏振态漂移问题提供了一种新的途径.     

一种倍频光电振荡器的实现方法

提出了一种利用电光调制器的非线性效应实现光电振荡器倍频输出的方法,通过在光电振荡环路中引入微波分频器,使得利用低频率的电光调制器有可能产生高频率的微波倍频信号输出,从而降低了振荡频率对调制器工作频率的要求。理论和实验研究表明,在微波信号输入功率较低时,调制器将引入较大的附加噪声,会严重恶化光电振荡器输出的倍频微波信号的相位噪声。通过在振荡反馈环路中增加一个微波放大器,减小附加噪声,能够极大地改善倍频信号的相位噪声。当环路光纤为1km时,产生的9GHz倍频信号相位噪声在10kHz频率偏移时达到-104dBc/Hz,比典型光电振荡环路恶化了6dB,同时,保持了较高的输出功率。实验结果与理论分析基本一致,证明了该倍频输出光电振荡器的可行性。     

基于布里渊载波相移的宽带可调谐二倍频微波信号生成

本文提出并实验验证了一种基于光纤中受激布里渊散射效应的光子二倍频微波信号生成技术.利用布里渊增益谱内的强色散特性,对光强度调制器产生的双边带调制信号的载波进行π/2相移,可实现载波与±1阶边带拍频仅生成二倍频微波信号.由于光纤中受激布里渊散射的窄带特性以及仅对双边带调制信号的载波进行相移,不影响调制信号两个边带的幅值和相位,因而生成的二倍频微波信号可实现宽带调谐,调谐范围仅受其他光器件的工作带宽限制.此外,信号光和产生受激布里渊散射的抽运光均来自同一光源,因而不受波长漂移的影响,系统具良好的稳定性.     

多级复合环路光学锁相环技术研究

星间相干通信系统其多普勒频移达到了吉赫兹量级,同时受到调谐激光器线宽、相位噪声的影响,对光学锁相环路系统提出了高要求。依据科斯塔斯锁相环技术原理,将温度调谐、压电陶瓷(PZT)调谐、声光移频器(AOFS)调谐复合到一起,通过内环与外环方式对本振激光器进行调控,实现光学锁相功能。搭建实验测试系统对环路性能进行测试,结果表明:此系统可达到锁相范围为4GHz,锁相带宽为1.7 MHz,实现了信号光与本振光之间的多普勒频移跟踪、激光器线宽补偿及相位快速锁定,最终相位残余误差5.1°。     

基于光载波抑制调制的可调谐高倍频毫米波信号发生器

提出了一种基于改进的光载波抑制调制方式的光学生成高倍频可调谐毫米波的方案.该方案利用均匀光纤光栅型声光可调谐滤波器选取光载波抑制信号中的两个边带分量进行拍频,实现高倍频且倍频因子可调的毫米波信号的生成.为避免色散所致的码元时移效应,将基带数据信号仅调制到光载波抑制信号的一个边带分量上.仿真验证了倍频因子分别为2,6,10,14,18和22的毫米波信号的生成.另外,对22倍频下的光载无线电系统的链路性能进行了仿真分析,毫米波信号在调制2Gbit/s的非归零码型数据信号经50km的光纤传输后,系统的眼图仍保持良好的睁开度,链路的功率代价仅为0.4dB.系统具有良好的传输性能,可以满足通信系统的需求.     

无滤波高倍频光载毫米波生成技术

提出了一种无滤波的高倍频光载毫米波生成方案.该方案未使用相关的光/电滤波器就可16倍频的毫米波信号.整个系统采用三平行的马赫-曾德尔调制器结构和单个马赫-曾德尔调制器级联,通过调整系统的参数可以很好地抑制所有冗余光边带,只留下高质量的8阶光边带,无需任何光/电滤波器就能够得到16倍频的高质量毫米波信号.另外,详细分析了系统的工作原理,并通过仿真验证了调制深度、消光比、移相器偏移以及调制器偏压对系统的影响.研究结果表明将2 Gbit/s的非归零码型数据与10 GHz的射频信号混频后作为马赫-曾德尔调制器的驱动信号,系统经过50 km光纤传输后的链路功率代价为1.0 dB,具有良好的传输性能.该方案对于无滤波的高倍频毫米波生成有一定的参考价值.     

基于中频相位锁定技术的宽带调谐光电振荡器稳定性研究

提出了一种基于中频相位锁定技术提升宽带调谐光电振荡器长期稳定性的方法.该方法通过外部可调本振源对光电振荡器射频信号进行下变频操作,产生中频信号,该中频信号与光电振荡器的起振频率无关.将该中频信号锁相在稳定的参考源上,能够提升宽带调谐光电振荡器的长期稳定性,同时分析了锁相环对光电振荡器相位噪声性能的影响.实验结果显示,光电振荡器的频率调谐范围可达5~15GHz,10kHz频偏处的相位噪声为-121.2dBc/Hz,频率稳定性达到6.9×10-11/103 s,表明该方法能够显著提升宽带调谐光电振荡器的稳定性.     

基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中,相位调制器串联光波导谐振腔,取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感,调节激光器改变输出光的波长,不仅可以调制光的强度,还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时,产生很强的延时特性,可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5cm、宽21cm、高7cm.实验中,改变0.1pm的光子波长,能够产生步长为12.535.5 MHz的调谐,调谐范围达2 GHz,且系统能够产生10 GHz的微波信号,在中心频率为10 GHz处其相位噪声为-109.7dBc/Hz@10kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.     

基于液晶可变相位延迟器的两片式线偏振态转换器研究

利用Jones矩阵法,理论上分析了方位角分别为0°和-45°的2个可变相位延迟器组成的偏振转换器可实现任意偏振态到水平线偏振态的转换,并推导出可变相位延迟器延迟量的表达式。利用自主研制的液晶相位可变延迟器的相位延迟,在1 V～2.7 V范围,根据驱动电压连续线性可调的特性,设计了两片液晶可变相位延迟器组成的偏振态转换器,实现了随机偏振态(Stokes参数为(-0.567,0.752,0.36))到水平偏振态(Stokes参数为(1,0,0))的可控调制,实验结果验证了理论分析结果。该偏振态转换器还可以实现其他任意偏振态到水平偏振态的调制。     

基于多波长激光器的带通微波光子滤波器设计

提出了一种基于多波长光纤激光器的可调谐的带通微波光子滤波器。它以可调谐多波长光纤激光器作为光源,将相位调制器和色散器件相结合,通过在普通单模光纤中相位调制到强度调制的转换效应消除了低频谐振峰实现了带通微波光子滤波器。利用双折射光纤环镜输出谱中的一个窗口对多波长激光信号频谱进行加窗处理,使微波光子滤波器的边瓣抑制比提高了约11dB。通过调节多波长光纤激光器中的偏振控制器可以使输出多波长激光信号的相邻波长间隔得到调节,从而结合普通单模光纤的色散延时作用可以使微波光子滤波器的通带中心频率在7.66GHz范围内调谐。