硅基微波光子滤波器的研究进展

微波滤波器是无线通信、电子雷达等射频系统中的关键组件之一。硅基微波光子滤波器具有集成化、带宽大、可调谐性强、抗电磁干扰等显著优势,近年来得到了广泛的关注与研究。文章从微波光子滤波器的工作原理出发,分别综述了非相干型与相干型两类硅基微波光子滤波器的最新研究进展,并分析了当前面临的问题与挑战。最后,对硅基微波光子滤波器的发展现状进行总结,并对下一步的研究方向进行了展望。     

硅基片上集成二维光控多波束形成的研究

传统雷达系统在当今日益复杂的电磁环境中面临严重挑战,而集成微波光子学技术可突破传统雷达的技术瓶颈,具有大带宽、高分辨率、高复用度、高集成化等技术优势。本文基于集成微波光子技术,研制了一款硅基集成二维光控多波束形成系统样机,提出了一种基于二氧化硅平面光波导的片上集成二维光控多波束形成系统架构,结合流片加工平台完成了关键光芯片的设计流片和封装测试,最终完成系统样机整机联调测试,并对实验结果进行理论计算处理,验证了硅基集成波束形成系统的关键性能指标。系统具有大瞬时带宽、二维同时多波束、各波束多波位独立扫描的能力,与此同时兼具硅基光子集成技术的小型化、轻量化、低成本等优势,试验结果验证了集成微波光子技术应用于雷达系统的先进性和应用潜力。     

宽带光纤网络双波束形成系统

描述了由激光二级管、光纤和接收光二级管构成的光纤网络波束形成系统，它用８个半波振子组成一个实验装置，能同时产生２个互相独立的波束，工作频率为３００ＭＨｚ－５００ＭＨｚ。介绍了系统设计和性能计算分析。     

基于硅基集成的模拟信号处理及其在微波光子前端中的应用

模拟信号处理单元是微波光子前端中的重要组成部分,其性能在很大程度上决定了整个系统的性能,其中硅基光子集成的信号处理单元因其尺寸小和性能优良等优势获得了更多的关注。综述了硅基光子信号处理单元以及其在微波光子前端中应用的相关研究成果。     

基于微波光子的宽带数据接收系统设计与验证

针对高速数据接收系统中传统电扫阵列瞬时带宽受限、数传速率难以进一步提升等问题,采用基于微波光子的“阵元移相+子阵真时延”光电协同多波束形成方法,利用光学真延时技术设计了Ka频段8通道二维扫描光电混合波束形成系统,通过稀疏设计进一步降低了系统复杂度。研制了单子阵64阵元规模的高速数据接收系统原理样机并进行了测试,结果表明在25.35～27.1 GHz工作频段无线信道条件下,阵列扫描范围为±40°,可同时形成8个波束;在QPSK数传体制下接收速率达1.5 Gb/s,误码率小于等于1×10^-7,误差矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)指标优于3%。相关工作可为多波束和大带宽的高速数据接收设备等提供技术支撑与参考。     

基于微波光子收发共用真时延网络的相控阵波束合成

针对相控阵雷达宽带宽角波束扫描普遍存在的孔径渡越和波束倾斜的问题,提出了一种基于微波光子技术的相控阵波束形成网络系统,该系统采用收发共用的延时方式,在保证收发波束指向高度一致的同时也减少了系统的设备量。建立了16通道的收发共用的波束扫描系统进行实验验证,实现了X频段范围内的±30°的收发波束扫描,不存在波束倾斜现象,接收和发射波束指向高度一致,结合雷达系统分时收发工作的特点,可有效提升相控阵雷达系统的扫描探测能力。     

硅基集成光子器件先进设计方法

硅基集成光子器件具有体积小、集成度高的突出优势,在光通信、数据中心光互连等领域具有广阔应用前景。然而,硅基波导耦合器件尺寸相对较大、工作带宽和工艺容差受限。硅基多模路由光子器件设计还面临挑战。文章介绍了近年来发展起来的两种硅基集成光子器件先进设计方法:绝热捷径法和变换光学方法,简要阐述其物理原理,并展示在硅基集成光子器件设计中的典型应用。     

基于光子晶体光纤的宽带相控阵雷达多波束形成技术

提出了基于光子晶体光纤（PCF）的光学多波束形成网络,利用光子晶体光纤的高色散值和色散平坦特性实现了光学真延时（TTD）,并采用光波分复用技术形成了多个射频波束的独立控制和扫描。仿真结果表明,通过改变工作波长能够有效实现射频信号的相对延时,且延时差与理论计算值相符。     

集成光子学微波移相器研究进展

从集成光子学多路、高精度微波移相器在光控相控阵雷达系统中的应用背景出发,探讨了该器件的研究进展和应用前景.     

基于微波光子的光学波束合成理论与仿真

光学波束合成技术是利用光信号作为载波携带射频信息而实现的一种新型的宽带射频波束合成技术,即用光信号来传输以及分配射频信号,实现射频信号的光波控制.文章介绍了基于微波光子的光学波束合成原理,重点介绍了光非相干和光相干波束合成架构,通过详细的理论公式推导以及软件仿真,表明上述两种光学波束合成架构可对多天线接收信号实现信号合成.针对目前大阵列天线单元系统对光学波束合成技术的迫切需求,利用光相干和非相干波束合成的各自优势,提出了一种适用于千量级天线阵列规模的光学波束合成架构,为光学波束合成技术在相控阵雷达、电子对抗等领域的应用提供解决方案.     

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。     

硅基光子芯片研究进展与挑战

硅基光子芯片以光子为信息传输媒介,具有高带宽、高速率、高集成度,及与CMOS工艺兼容等优点,在多个领域具有应用价值。文章首先介绍了几种硅基光子芯片的加工平台,包括绝缘体上硅(SOI),SiN,Ⅲ-Ⅴ族材料(如GaAs和InP)和硅衬底上铌酸锂薄膜,然后回顾了硅基光子芯片在光通信与光互连、光计算、生物传感、激光雷达(LiDAR)和光量子领域的发展现状和挑战,最后进行了总结。     

硅基波导用楔形模斑变换器的研究进展

楔形模斑变换器在利用硅基光子集成技术实现芯片间光互连中有着广泛的应用.文章概述了国内外楔形模斑变换器的最新研究进展.介绍了几种新型模斑变换器的结构及制作的工艺流程,并对其性能及影响楔形模斑变换器耦合效率的几个因素进行了分析比较,进而讨论了这几种模斑变换器存在的问题及进一步提高耦合效率的可能性.     

微波光子网络的可重构与智能化（特邀）

高性能的光子模拟处理芯片是微波光子处理系统的核心部件,文章通过优化光波导网络结构,实现了一种超宽带可重构的光子模拟运算芯片,通过配置拓扑网络结构实现了多种运算功能的任意切换以及同种功能的运算阶数可调谐。同时,研究了具有自配置能力的光学矩阵计算芯片,以及用于图像处理的片上光子卷积加速器。最后,对微波光子系统与人工智能的交叉融合进行了展望。     

模拟微波光传输链路中的相位检测技术研究

针对目前模拟微波光子信号在长距离传输中相位不稳的现象,提出了一种基于双载波矢量和原理的相位检测技术。文中对该技术的基本检测原理进行了详细推导;实验上以1GHz的射频信号为例,对其光路设计、实验进行了系统研究。实验结果显示,该相位检测系统可对1GHz信号实现精度优于3°的相位检测。基于该方案的相位检测系统由于分辨率高、结构简单、易于构建等优点可推广至毫米波频段,应用于光控相控阵、本振信号传输以及空间技术等多个领域的相位检测,进一步实现稳相传输。     

微波光子技术应用现状及趋势

详细介绍了微波光子技术的基本内涵、发展现状和技术优势.从雷达、电子战以及通信三大典型领域的发展历史详细介绍了微波光子技术的具体应用状况,全面分析了微波光传输与处理技术特征与电子信息系统性能提升的内在关系.结合电子信息系统的发展趋势和瓶颈问题,提出基于微波光子技术的解决思路,以期对未来微波光子技术的发展和应用方向提供有意义的指导.