基于色散光纖的帶通微波光子濾波器的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微波光子濾波器是指能在光域上實(shí)現(xiàn)對(duì)微波信號(hào)處理的濾波器，具有抗電磁干擾、損耗小、通信帶寬大、易重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。本文在傳統(tǒng)的光纖延遲線型微波光子濾波器的理論基礎(chǔ)上，分別利用相位調(diào)制(Phase Modulator,PM)技術(shù)和受激布里淵散射(stimulated Brillouin scattering，SBS)技術(shù)構(gòu)建了具有負(fù)系數(shù)和復(fù)系數(shù)特性的帶通微波光子濾波器。此外，利用切趾濾波技術(shù)對(duì)濾波器的抽頭功率進(jìn)行重構(gòu)，達(dá)到了提高濾波器的頻率選擇性

2、的目的;利用光學(xué)器件級(jí)聯(lián)獲得了級(jí)聯(lián)型帶通微波光子濾波器，改善了濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q和主旁瓣抑制比(mainlobe-to-sideloberatio，MSSR)。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第一、闡述了帶通微波光子濾波器的工作原理。重點(diǎn)對(duì)本文構(gòu)建的負(fù)抽頭系數(shù)和復(fù)抽頭系數(shù)的帶通微波光子濾波器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，為下文濾波器的具體設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 第二、構(gòu)建并實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了基于Sagnac

3、干涉儀和PM技術(shù)的負(fù)系數(shù)帶通微波光子濾波器。利用Sagnac干涉儀對(duì)多波長(zhǎng)光源進(jìn)行光譜切趾，重構(gòu)濾波器的抽頭權(quán)重，提高了濾波器的主旁瓣抑制比;通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了濾波器的調(diào)諧性。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究了加入Sagnac十涉儀對(duì)多波長(zhǎng)光源進(jìn)行切趾整形前后所構(gòu)建的帶通微波光子濾波器其主旁瓣抑制比的變化;根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，Sagnac干涉儀能較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)多波長(zhǎng)光載波的切趾整形，達(dá)到了改善濾波器性能的目的。
　　 第三、提出了基于Lyot

4、-Sagnac濾波器和光學(xué)器件級(jí)聯(lián)的負(fù)系數(shù)帶通微波光子濾波器的結(jié)構(gòu)模型。通過Lyot-Sagnac濾波器切割寬帶光源實(shí)驗(yàn)，獲得了一個(gè)波長(zhǎng)間隔易控制、易調(diào)諧的多波長(zhǎng)光源，并結(jié)合PM技術(shù)和色散光纖構(gòu)建了帶通微波光子濾波器。同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)特性，將一個(gè)光纖環(huán)形諧振器與色散光纖級(jí)聯(lián)，構(gòu)建了級(jí)聯(lián)型帶通微波光子濾波器，并探討了光纖環(huán)形諧振器對(duì)濾波器濾波性能的影響。理論分析結(jié)果表明:減小光纖環(huán)形諧振器中耦合器的耦合比或者增大諧振器中光纖環(huán)的長(zhǎng)度，可

5、以有效的提高微波光子濾波器的主旁瓣抑制比MSSR和品質(zhì)因數(shù)Q。
　　 第四、提出了基于SBS效應(yīng)的復(fù)系數(shù)帶通微波光子濾波器。將非線性特性中的SBS效應(yīng)引入濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，得到了復(fù)系數(shù)帶通微波光子濾波器。分析結(jié)果表明:通過改變由SBS效應(yīng)引入的相移量(φ)的大小，可實(shí)現(xiàn)濾波器的中心頻率的調(diào)諧;通過減小多波長(zhǎng)光載波的波長(zhǎng)間隔Δ(λ)或者擴(kuò)展寬帶光源的工作帶寬ωBos，可提高濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q。此外，通過加入Sagnac干涉儀對(duì)多