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。     

光子集成射频自干扰消除系统性能仿真分析

针对全双工通信系统设计了光子集成射频自干扰消除功能芯片.该芯片采用相位调制将射频信号转换至光域,在光域内进行光载射频信号的幅相调控以实现干扰对消功能.对功能芯片中主要功能单元进行优化设计后,延时调谐范围为0～10ps,30GHz带宽内的延时抖动小于0.1ps;滤波响应阻带抑制度为36.5dB,通带带宽为60.6GHz,边沿陡峭度为9.2dB/GHz.建立了光子集成芯片射频自干扰消除系统的理论模型,对功能芯片中可调光延时线、可调光衰减器及滤波器等引入的延时、幅度不匹配对系统消除性能的影响进行了仿真分析.结果表明,幅度失配量为0.02dB时,2GHz带宽信号下系统抑制度为-42.7dB;延时抖动为0.07ps时,2GHz带宽信号下系统的抑制度为-37dB.研究结果可为光子集成射频干扰抑制功能芯片的研制提供参考.     

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。     

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.     

重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源的研究

提出了一种新型的基于光电振荡器的重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源. 光电振荡器系统可以产生超低相位噪声的微波信号; 被该信号调制的直调光经过两次相位调制之后, 使光脉冲的啁啾增强; 再通过一段色散补偿光纤, 光脉冲被进一步压窄. 实验中使用YIG可调滤波器, 可以得到8–12 GHz内步进为200 MHz的可调谐微波信号, 因此光脉冲的重复频率具有可调谐性. 当微波信号即脉冲重复频率为9.6 GHz时, 测得脉冲宽度为3.7 ps, 相位噪声为-130.1 dBc/Hz@10 kHz. 由此得出光脉冲的瞬时抖动为60.1 fs (100 Hz–1 MHz), 因此该方案产生的光窄脉冲源具有超低的抖动.     

基于微波光子的可重构变频移相信号产生

提出一种基于偏振复用-双平行马赫-曾德尔调制器(PDM-DPMZM)的微波光子变频移相信号生成方案。通过改变调制器的直流偏置电压可以实现二倍频移相信号生成或者上/下变频移相信号生成,生成信号的相位仅通过控制检偏器偏振方向与调制器一个主轴之间的角度α就能实现-180°～180°的连续调谐。在光频梳的支持下,本方案可扩展为多通道独立相位调谐的系统。仿真结果表明,频率为5 GHz的射频信号在三种功能下可以分别转换为二倍频信号10 GHz、下变频信号1 GHz和上变频信号13 GHz,它们的相位可实现-180°～180°的全范围连续调谐,且不同相位下生成信号的功率响应相对平坦。     

高信噪比随机光电振荡器

提出和研究了一种高信噪比（SNR）随机光电振荡器（ROEO）。该ROEO由随机光纤激光器与光电振荡器两部分组成,得益于随机光纤激光器中瑞利散射（RS）提供的随机分布反馈,实现了宽带随机微波信号的产生。通过在随机光纤激光器中加入另一个波分复用器（WDM）,去除残余的拉曼泵浦光,提高了随机微波信号的信噪比。控制信号光的偏振态,抑制了随机腔中的受激布里渊散射（SBS）效应。实验中,获得了带宽为DC～30 GHz(DC代表直流0 Hz,表达的含义是从0 Hz到30 GHz)的随机微波信号。在DC～10 GHz范围内的信噪比约为40 dB,并且腔内的受激布里渊散射与随机微波信号的功率差达到约19.64 dB。高信噪比宽带随机微波信号在随机比特生成、雷达、安全通信等领域有重要的应用前景。     

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.     

基于受激布里渊散射和耦合型双环的 可调谐光电振荡器

提出了一种基于受激布里渊散射和耦合型双环的可调谐光电振荡器.该光电振荡器将受激布里渊散射和耦合型双环结构相结合,利用受激布里渊散射的窄带增益谱选择振荡频率,实现微波信号的频率可调谐.通过耦合型双环结构,有效地抑制了微波信号的边模,降低了微波信号的相位噪声,提高了微波信号的频率和功率稳定性.实验结果表明,该结构的光电振荡器可以产生2GHz到18GHz的微波信号,边模抑制比优于60dB,相位噪声在10kHz频偏处低于-95dBc/Hz,在实验室环境下10GHz微波信号30min内频率漂移小于0.3ppm,功率漂移低于0.2dB.     

利用垂直腔表面发射激光器注入锁定实现上变频

提出了一种基于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的无本振光子微波上变频方案。该方案将相对低速的伪随机基带信号注入VCSEL中,利用注入信号的高次谐波注入锁定VCSEL。被锁定激光器波长与原注入光信号在谐振腔中相干差拍,产生上变频调幅微波信号。实验中利用2.5Gb/s非归零码强度调制信号注入锁定VCSEL,无需本振,实现了载波频率为14.3GHz的光子微波上变频,10kHz偏移处载波相位噪声达-81dBc/Hz。通过调节注入光信号的波长和功率,进一步实现载波频率在7.5~23GHz之间的调谐,验证了该方案的可行性,并对系统性能进行了误码分析,系统代价为1.4dB。结果证明该方案无需微波本振,仅需采用价格低廉的VCSEL即可实现光子微波上变频,从而为无线光混合接入网中光子微波信号产生技术提供了一种低成本的解决思路。     

一种基于光学偏置的新型Math—Zehnder调制器结构设计

设计了一种基于光学偏置并以有机聚合物PMMA／DRI作为光波导材料的新型Mach-Zehdner调制器。利用有效折射率法（EIM）,分析了脊波导的有效折射率随脊波导结构参数变化情况,包括脊宽训、脊高b和芯层厚度d,以及上下包层厚度。采用微带线单电极调制方式结合脊波导的结构设计,实现了微波和光波的速率匹配。针对优化的结构参数,采用BPM方法进行光场和功率传输的模拟仿真,完成了非等臂Math—Zehnder调制器的结构设计,实现了两臂89．84。的初始相位差,消光比约为27dB。     

利用手性相转移催化剂不对称合成旋光性2,4,6-三甲基苯丙氨酸

以甘氨酸(Ⅰ)为原料,在羧基保护下合成底物苯亚甲氨基乙酸乙酯(Ⅲ),然后经手性催化剂(-)-N-苄基氯化辛可尼定(BCDC)和(+)-N-苄基氯化辛可宁(BCNC)的催化,酸水解得到旋光性的2,4,6-三甲基苯丙氨酸(V-2,V-3),总收率分别为28％和31％,比旋光度分别为[α]20D=+16°和[α]20D=-9...     

Investigation of multilayer microstrip electrode for an asymmetric Mach–Zehnder modulator

In the condition of velocity matching and impedance matching, Mach–Zehnder modulator can obtain large bandwidth and low driving voltage. Based on Wheeler’s transformation of multilayer microstrip line, effective permittivity of microwave has been analyzed. Both the microwave index and characteristic impedance are affected by the thickness and the width of microstrip electrode. In order to achieve velocity matching and impedance matching simultaneously, a compensation layer is placed on the electrode. The optimal thicknesses of the electrode and the compensation layer as well as the width of electrode have been obtained. Based on single-mode condition, an asymmetric Mach–Zehnder modulator (AMZM) has been designed and simulated by effective index method and finite-difference beam propagation method (FD-BPM). The initial phase difference between the two arms of the modulator has been achieved 0.522π in the linear region. Comparing with the typical MZM, AMZM can get a larger value of f _3dB , increased by 67.32%.     

伸缩式全金属反射阵列扫描天线

提出了一种伸缩式全金属反射单元,在此基础上设计了一个可用于高功率微波领域的全金属反射阵列波束扫描天线。通过反射单元的上下独立滑动,阵列中每个阵元所接收电磁波的传输路径可改变,从而实现了相控波束扫描。由电磁仿真可知,设计的反射单元能够在10～13 GHz的频带范围内实现0～360°的线性相位调节,且可在15°～40°偏馈条件下相位调节时保持高功率容量。由该型单元组成的中心工作频率为10 GHz的伸缩式全金属反射阵列扫描天线具备90°锥角范围内的二维波束扫描能力,功率容量可达5 GW/m2。同时,在波束扫描过程中,天线增益变化小于3 dB,副瓣电平低于?13 dB,最大口径效率为54.59%。     

基于反铁电PLZST厚膜相变脉冲电流的温度传感方法

采用LTCC低温共烧工艺制备了(Pb0.97La0.0 3)(Zr0.75Sn0.25-xTix)O3(x=0.10,0.105,0.11)系列组分反铁电陶瓷厚膜功能材料。实现了对预定温度的灵敏热电换能响应,温度诱导相变电流密度达10-5A·cm-2量级。采用电流/电压转换、自动增益控制和负载增强模块构成的信号处理电路系统,产生面向后级控制应用的TTL脉冲触发信号(4.8±0.2 V),实现基于PLZST厚膜相变电流的温度传感方法与系统,为新型功能材料温度传感控制提供了一种新的技术途径。     

kW级功率驱动的锁相高功率微波发生器

针对kW级微波驱动的锁相GW高功率微波,设计了一个高增益(大于50 dB)四腔相对论速调管放大器(RKA)。模拟表明,在此条件下高次模振荡严重影响器件的锁相实现。由此,将RKA结构与正反馈振荡电路结合起来,建立相应的等效电路来研究这种高次模激励的物理过程(即高次模的激励与中间腔之间耦合强度的相关性)。在高次模振荡的等效电路(即正反馈振荡电路)中,用衰减电阻代替结构中的微波吸收层来研究高次模振荡的抑制机理,衰减电阻通过对反馈过程的控制,提高了电路的自激振荡起振电流。在结构上按照衰减电阻要求设计了微波吸收层,将高次模振荡的起振电流提高到大于器件的工作电流,实现了高增益(约60 dB)条件下高次模激励的抑制。模拟获得了4 kW微波功率驱动的2.3 GW锁相高功率微波,增益接近60 dB。在LTD加速器平台的实验结果表明:注入微波由固态RF种子源提供(功率10 kW),输出功率达到1.8 GW,增益为52.6 dB,90 ns内输入和输出微波的相对相位差小于±10°,实验上实现了kW级注入微波对GW高功率微波的相位锁定。     

An Yb-fiber frequency comb phase-locked to microwave standard and optical reference

We present a fully stabilized Yb-fiber frequency comb locked to a microwave standard and an optical reference separately. The carrier-envelope offset frequency is generated by a standard f–2f interferometer with 40 dB signal-tonoise ratio. The offset frequency and the repetition rate are stabilized simultaneously to the radio frequency reference for more than 30 hours, and the fractional Allan deviation of the comb is the same as the microwave standard of 10^-12 at 1 s.Alternatively, the comb is locked to an ultra-stable optical reference at 972 nm using an intracavity electro-optic modulator,exhibiting a residual integrated phase noise of 458 mrad(1 Hz–10 MHz) and an in-loop tracking stability of 1.77× 10^-18 at 1 s, which is significantly raised by six orders comparing to the case locked to the microwave frequency standard.     

溴化四丁基铵-碘化钾-水体系中Bi(Ⅲ)与Zr(Ⅳ)、Ce(Ⅲ)、U(Ⅵ)和Mg(Ⅱ)的浮选分离

在水溶液中,Bi(Ⅲ)与溴化四丁基铵和KI形成不溶于水的三元缔合物BiI-4·TBAB+,此三元缔合物沉淀浮于盐水相上层形成界面清晰的液-固两相。当溶液中溴化四丁基铵和KI的浓度分别为5.0×10-4mol/L和3.0×10-3mol/L,pH=3时,Bi(Ⅲ)可与Zr(Ⅳ)、Ce(Ⅲ)、U(Ⅵ)和Mg(Ⅱ)定量分离,Bi(Ⅲ)的浮选率达到100%。对合成水样中Bi(Ⅲ)的分离和测定,效果良好。该方法具有选择性高,操作简便和不污染环境等特点,在微量铋的分离和富集分析中有一定的实用价值。     

分光光度法研究Sb(Ⅲ)的三元缔合物与Ce(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)和U(Ⅵ)的浮选分离

在水溶液中,Sb(Ⅲ)与四丁基溴化铵和碘化钾形成不溶于水的三元缔合物[SbI4][TBAB],此三元缔合物沉淀浮于盐水相上层形成界面清晰的液-固两相。当四丁基溴化铵和碘化钾的浓度分别为4.0×10-4mol/L和6.0×10-3mol/L时,在pH1.6的克拉克-鲁布斯缓冲溶液中,Sb()的浮选率达到100%。而Ce(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)和U(Ⅵ)离子在该体系中不被浮选,实现了Sb(Ⅲ)与这些金属离子的定量分离。对合成水样中Sb(Ⅲ)的分离和测定,结果满意。该方法具有简便、快速等特点,在微量锑的分离和富集分析中有一定的实用价值。     

用表面等离子体共振传感器检测纳米间距

结合物理光学原理和表面等离子体共振（SPR）角度传感器,提出了可以突破衍射极限的纳米间距检测方法。在理论上建立起纳米间距和位相改变量之间的函数关系,借助于SPR角度传感器的高灵敏性,提出通过检测出射光束振动方向的p分量和s分量的位相差值来实现纳米间距的实时检测。模拟结果显示：纳米间距改变量从-0.5～0.5μm变化时,位相改变量可实现-150°～150°的变化,检测灵敏度〉1 nm。该检测方法能够实现10 nm以下间距的灵敏检测,且具有结构简单,易于操作,实时检测的特点。