基于Rb原子频标电注入锁定的高频稳低相噪光电振荡器

为了进一步改善光电振荡器(OEO)输出信号频 率的长期稳定度和相位噪声,提出了一种基于 Rb原子频标电注入锁定的单环OEO。将Rb原子钟产生的高频稳正弦信号注入到单环OEO,通过 注入信号与自由振荡信号的频率牵引,OEO获得单一振荡模式。实验发现,随着注入功 率的 增大,锁定带宽变大,锁定信号的相位噪声变差;随着注入功率的下降,锁定带宽变小,锁 定信号的相位噪声得 到改善,趋近于注入源信号的相位噪声。当光纤长取10km时,获得 了中心频率10GHz、边模抑制比大 于60dB、相位噪声的指标为－76dBc/Hz@100Hz和－108dBc/Hz@10kHz的输出信号,其输 出信号的长期稳定度和准确度得到改善。实验结果与理论分析一致。     

注入锁定振荡器相位拖延的研究

本文首次提出对ILO(注入锁定振荡器)进行相位拖延的研究.通过理论分析、计算机模拟、实验,证明了ILO存在有相位拖延效应,并提出采用淬息的方法来解决ILO的相位拖延问题.经过证明,此方法是解决ILO相位拖延的一种简单有效的手段.ILO相位拖延问题的解决为将ILO用作快速提载打开了大门,为突发方式的通讯系统提供了一种结构简单的快速提载电路.     

反馈型光电混合振荡器环内非线性现象的研究

对反馈型光电混合振荡器建立了一种新的理论解 析模型,不仅可以准确描述振荡器的功率 与相噪特性,而且能够实现与Yao′s的经典近似线性模型兼容,清晰地体现非线性对增益进 行压缩的物理机理。采用近似线性分析方法,综合考虑了光电调制器与微波放 大器的非线性,建立了适用范围 更广、精确度更高的理论解析模型,进而分析了微波放大器的非线性对振荡信 号强度与相位噪声的影响。实验结果 表明,本文模型均能实现对振荡信号的功率与相噪进行 准确描述。此外,还分析了微波放大器有色噪声通过非线性 实现上转换的物理现象,提出了 “在光电振荡器(OEO)设计中让电光调制器非线性对环路增益进行压缩、保证微波放大器工 作在线性区域是一种降低振荡信号近载频相噪的有效方式”的工程方法。     

基于单环光电振荡的宽带二倍频信号产生方法

提出了一种基于单环光电振荡器(OEO)的宽带二倍 频信号产生方法。将射频(RF)信号经过第1级马赫-增德尔调制器(MZM)调 制到光信号上,通过控制第1级MZM的偏置电压,使得其工作在最小传输点(MITP)上,产生的 －1阶和+1阶边 带信号通过第2级MZM注入到由单膜光纤(SMF)、光电检测器(PD)和电放大器(amplifier)组成 的光电振荡环腔中,光电检测后产 生二倍频信号,信号的频率稳定度由信号源的稳定度决定,信号的相位噪声由光电振荡环腔 决定。在实验结构简单 的条件下,有效实现了宽带二倍频信号产生。实验结果表明,当本文系统可以实现对C波段 和X波段信号二倍频,输出信号的相位噪声在10kHz偏移处均低于－102dBc/Hz。     

光纤损耗对双环注入锁定光电振荡器相噪的影响

考虑到光纤的延时损耗,对双环注入锁定光 电振荡器(OEO)建立了理论解析模型;基于建立的模型,研究了光纤损耗对 对其相位噪声的影响。通过实验验证了所建模型的正确性,并得出:如考虑光纤的损耗, 振荡信号的相噪并非随着光纤长度 的增加而降低,当光纤长度增加到一定程度时,光纤的损耗会影响到振荡信号的相噪,使得 光电混合谐振腔的品质因子(Q)降低, 最终相噪会随之呈现增加的趋势。本文研究成果能够在工程中得到广泛应用,可为获取 最佳长度光纤延时线提供参考。     

一种S波段压控振荡器级联的注入锁定

针对压控振荡器(VCO)阵列注入锁定电路复杂和规模受限问题,提出一种S波段VCO阵列级联的新方法。通过在多个VCO之间加入耦合网络,将传统的单级注入改进为级联注入锁定,并通过网络级联方式实现级联级数的扩展。各级VCO之间通过耦合网络实现级联,首级VCO通过信号源参考信号进行锁定,次级VCO耦合前级VCO射频输出端信号进行锁定,每级均通过VCO电压调谐端进行注入。注入信号可锁定VCO输出频率,改善每级VCO输出相位噪声。通过级间耦合的形式,实现了一个微波源锁定多个VCO的输出。设计加工了2种级联注入VCO阵列,VCO的输出频率与注入信号频率相同,各级VCO相噪保持一致,当源相噪为-107.28 dBc/Hz时,各级VCO的输出相噪保持一致,为-105 dBc/Hz。该注入锁定方式电路简洁且成本低,未来有望应用在相控阵中。     

六毫米波段注入锁定振荡器

本文描述一种六毫米波段注入锁定振荡器.该振荡器由耿管振荡器、环行器、锁相参考源组成,耿管振荡器采用背腔式稳频和谐振帽电路结构,输出端经环行器与高稳定度锁相源连接.注锁振荡器的输出功率大于60mW,振荡频率为46.1GHz,偏离载频10kHz处,单边带(SSB)相位噪声≤-71.7dBc/Hz,杂波≤-40dB.     

内装注入器的SAW注入锁定振荡器

本文提出内装注入器的声表面波(SAW)注入锁定振荡器(ILO)的三种结构。内装注入器取消了通常用于SAWILO的定向耦合器或隔离器。这些内装注入器与延迟线一道在YZ—LiNbO_3基片上制成。已经得到提出的三种结构的21.7MHz振荡器的实验结果,并作了比较。     

基波注入锁定谐波耿氏振荡器研究

本文基于同步振荡器的非线性模型，导出了基波注入锁定二次谐波耿氏振荡器的锁定带宽表达式，完成了三毫米波段第二次谐波振荡器的基波注入锁定实验，理论分析与实验结果吻合。     

基于基片集成波导的W波段基波注入锁定谐波振荡器

研制了一种基于基片集成波导的W波段平面注入锁定谐波振荡器.为了获得大的注入功率, 注入锁定谐波振荡器采用基波端口强耦合结构, 利用谐波提取技术的频率倍频作用, 自由振荡输出频率在90.2 GHz附近.当基波注入信号在45.08 GHz附近时, 锁定带宽大于120 MHz, 输出功率大于6.5 dBm.将该平面集成的注入锁定谐波振荡器与低频参考信号同步, 能够产生稳定的W波段低相噪信号.     

基于激光外调制的频率可调谐光电振荡器

为了实现光电振荡器(OEO)输出频率的可调谐,提出了一种基于外调制激光的频率可调谐光电振荡器。此方案在单环OEO的基础上增加一个由微波滤波器、电衰减器、电放大器和电移相器构成的电增益选频腔,通过调节电移相器的偏置电压可以等效改变电选频腔的腔长,从而改变其输出微波信号的频率;同时调节光延时线来改变光电振荡器的起振模式,通过电增益选频腔信号与光电振荡器自由振荡信号的电注入锁定,即可实现频率可调谐的光电振荡器,其输出信号的频率由锁定OEO模式的电增益选频腔决定。实验结果表明,本方案产生了频率调谐范围为10.05 GHz~10.09 GHz、调谐步长为400 kHz的输出信号,频率在40 MHz的范围内连续可调谐。在输出频率为10.0519 GHz时,其边模抑制比为60 dB,相位噪声为-115 dBc/Hz @10 kHz。该方案结构简单,既保留了单环OEO低相位噪声的优势,又能有效抑制边模,为实现频率可调谐OEO提供了一种新的方法。     

基于法拉第旋转镜的相位可调光电振荡器

为了有效实现光电振荡器(OEO)输出信号相位可调 ,提出了一种基于法拉第旋转镜的OEO。利用放大器 和滤波器构成电增益环腔,电增益环腔、直接调制半导体激光器(DFB-LD)和光 电检测器构成OEO环路。通过光分路器 得到经过调制后的光信号,结合级联光环形器和法拉第旋转镜结构,改变级联法拉第旋转镜 的个数,可以对应得到 相位延迟90～360°的射频(RF)信号,在实验结构简单的条件下,有 效实现了OEO输出信号的相位调谐。实验结果表 明,每增加一组光环形器和法拉第旋转镜结构,输出的RF信号相位延迟90°。当光纤长为2km,电增益环腔长 为0.5m时,得到频率为10.8GHz、边模抑制比大于50dB和相位噪声为－104.8 dBc/Hz@10kHz的RF信号。     

基于串联耦合双循环延时线的可重构光电振荡器

针对光电振荡器(OEO)系统,设计了一种可实现滤波功能的串联耦合双循环延时线(SCDRDLs),并与放大自发辐射(ASE)宽带激光源、Mach-Zehnder调制器(MZM)、偏振分束器(PBS)相结合形成微波光子滤波器(MPF)。利用结构中ASE宽带激光源相干时间小于SC-DRDLs固有延时的特性,实现MPF的非相干性。同时SC-DRDLs的双循环延时线级联特性,决定系统具有大的自由频谱范围,再结合其双输出端口与PBS形成的双环结构,完成系统的高边摸抑制性能。理论分析和实验结果表明,本文系统能产生高频谱纯度、长期稳定性和低相位噪声的微波信号;通过改变SC-DRDLs的环长,可对MPF进行重构,进而调谐振荡频率。     

精细调谐电增益环腔光电振荡器

为了有效实现光电振荡器(OEO)输出频率精细调谐 ,提出了一种基于电增益环腔(EGRR)的OEO。利用放大器、 滤波器和移相器构成可调谐EGRR,通过改变EGRR内信号的相位等效实现 环腔长度的改变,得到不同 频率的射频(RF)信号,RF信号与OEO产生的自由振荡信号电注入锁定,输出信号 的频率由锁定EGRR输出频 率的OEO模式决定,相位噪声由OEO决定。在简单结构实验的条件下,有 效实现了OEO输出频率精细调谐。实验结果表明,当光纤长为2km、EGRR长为0.5m时,得到 了频率为11.3GHz、边模抑制比(SMSR)为 48dB、可调谐范围为239MHz、调谐最小步长 为100kHz和相位噪声为－99dBc/Hz@10kHz的RF信号。     

基于非线性色散补偿光栅的可调谐光电振荡器

为实现光电振荡器(OEO)输出频率的连续可调,提出一种新型的基于非线性色散补偿光栅(FBG)实现可调谐OEO方案。本文方案不需要电滤波器,且振荡频率随着光源的波长变化而变化。其中,三阶色散补偿FBG可以采用FBG重构算法设计。当光源波长从1 550.6nm变化到1 551.4nm时,相应的色散为340～1 460ps/nm,输出频率的调谐范围为6.5～13.5GHz,实现了振荡频率的大范围可调谐。     

基于可调谐真相移的可调谐光电振荡器

提出一种基于真相移(TPS)实现可调谐光电振荡器( OEO)的方案。只需通过调谐Mach-Zehnder 调制器(MZM)的偏置电压,就可以实现可谐滤波器的频谱响应的改变,即可实现TPS滤波器。 其中,两个抽头的可调谐滤波器是由双光源、双调制器以及叠印光栅来实现。OEO的输出频 率由二抽头可调 谐滤波器的峰值频率决定,而滤波器可调谐,这样就可以实现输出OEO的输出频率可调。 仿真结果表明,输出频率可以实现5～10GHz宽带宽可调谐。     

基于载波相移双边带调制的可调谐光电振荡器

设计了一种利用载波相移双边带调制(CPS-DSB)系统实现宽带频率可调谐的光电振荡器(OEO)。其中CPS-DSB系统由3dB耦合器、π偏置Mach-Zehnder调制器(MZM)及可变移相器(VPS)组成,并与线性啁啾光纤Bragg光栅(LCFBG)完成可调谐微波光子滤波器(MPF)的功能。通过调整VPS的相位可完成MPF中心频率的调谐,进而实现OEO振荡频率的调谐功能。理论分析和仿真实验表明,通过调谐VPS的相位可实现振荡频率大范围调谐。     

基于载波相移系统的二倍频光电振荡器

为了扩展光电振荡器(OEO)的频率范围,设计了 一种基于载波相移系统的二倍频OEO(FD-OEO)。 系统采用相位调制器(PM)和Mach-Zehnder调制器(MZM)并联,构成载波相移系统,利用载 波相移双边带(CPS-DSB) 调制的方法产生二次谐波分量;同时利用啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)色散特性实现边带分 量与CPS补偿,维持 OEO环路中基频信号的振荡。实验结果显示,在OEO环路系统基频信号为2.23GHz情况下,产生了4.30 GHz的FD信号,且通过边模抑制性能、稳定性及相位噪声对系统性能进行了验证。