基于光纖器件的微波信號產(chǎn)生、濾波技術(shù)及其應(yīng)用.pdf

1、微波光子學(xué)是一門研究微波信號和光信號之間相互作用的新型交叉學(xué)科，在無線寬帶接入網(wǎng)、傳感網(wǎng)絡(luò)和微波測量等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因而受到廣泛的研究關(guān)注。微波信號光學(xué)產(chǎn)生和濾波技術(shù)是微波光子學(xué)的兩個重要研究方向。近年來，微波信號光學(xué)產(chǎn)生和濾波技術(shù)成為研究熱點，有很多新方案被相繼提出，而對其性能分析、優(yōu)化及應(yīng)用方面的研究卻比較少。本文結(jié)合光纖器件大帶寬、低損耗、小型化和可調(diào)諧性好等優(yōu)點，研究高性能、低成本的微波信號產(chǎn)生和濾波實現(xiàn)新方案，并對其

2、性能進行理論和實驗方面的深入研究，這些方案與已有研究相比不僅在性能方面得到了很大的改善，并且具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點；另外，本文還對微波信號光學(xué)產(chǎn)生和濾波技術(shù)在Radio-over-Fiber(RoF)系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了探索性研究，并做了詳細(xì)的理論分析和實驗驗證。
　　 本文首先介紹微波光子學(xué)的基本概念和發(fā)展背景，給出該研究領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)；介紹目前微波光子學(xué)的研究熱點，包括微波信號光學(xué)產(chǎn)生和處理技術(shù)等，并對

3、其在RoF系統(tǒng)、光纖傳感和微波測量領(lǐng)域應(yīng)用的研究現(xiàn)狀進行概括。
　　 接著介紹幾種可用于微波信號產(chǎn)生和濾波技術(shù)的光纖無源器件，包括布拉格光纖光柵、光纖耦合器以及由它們構(gòu)成的光纖延遲器件；簡單介紹了光纖傳感技術(shù)的原理。這些內(nèi)容是本論文的研究基礎(chǔ)。
　　 然后研究基于光纖器件的微波信號光學(xué)產(chǎn)生技術(shù)，重點研究采用光外差法實現(xiàn)微波信號產(chǎn)生。針對利用該方法產(chǎn)生微波信號需要相位相關(guān)性很好的具有一定頻率差的光信號的特點，提出了采用布拉

4、格光纖光柵法布里-珀羅腔雙波長激光器拍頻產(chǎn)生微波信號；利用光纖受激布利淵散射效應(yīng)產(chǎn)生微波信號的方法。在應(yīng)用方面，研究基于FBG法布里-珀羅腔雙波長激光器拍頻在RoF系統(tǒng)上／下變頻中的應(yīng)用；首次提出將相移布拉格光纖光柵雙波長激光器拍頻產(chǎn)生的微波信號應(yīng)用于高靈敏度應(yīng)力傳感，并進行實驗驗證。
　　 然后，對幾種基于光纖器件的新型微波光子濾波器的性能進行理論和實驗方面的詳細(xì)研究。主要研究包括：基于光纖環(huán)的微波光子濾波器，實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)、高

5、Q值的微波光子濾波器；基于布拉格光纖光柵對的微波光子濾波器，研究光柵反射率和中心波長對濾波器響應(yīng)的影響；基于光纖馬赫-曾德干涉儀的微波光子濾波器，實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的單響應(yīng)微波光子濾波器，并采用相位調(diào)制的方法有效地抑制基帶響應(yīng)；基于級聯(lián)調(diào)制器的可調(diào)諧、可重構(gòu)微波光子濾波器。
　　 最后，研究微波光子濾波器在RoF系統(tǒng)副載波解復(fù)用和光柵傳感解調(diào)方面的應(yīng)用。將光纖環(huán)微波光子濾波器和多光源微波光子濾波器分別應(yīng)用于RoF系統(tǒng)濾出所需頻率的副載