微波光子學(xué)中的毫米波產(chǎn)生及應(yīng)用研究.pdf

1、微波光子學(xué)是一門融合微波技術(shù)和光子學(xué)技術(shù)、研究微波和光信號相互作用的新興交叉學(xué)科。其特征是使用光子學(xué)的技術(shù)手段實現(xiàn)對微波/毫米波信號的產(chǎn)生、傳輸、控制和處理。光載無線通信系統(tǒng)和光控相控陣雷達系統(tǒng)即是其中的兩個典型應(yīng)用例子。本論文以此為技術(shù)基礎(chǔ),系統(tǒng)研究了高質(zhì)量微波/毫米波的光子學(xué)產(chǎn)生和傳輸技術(shù),并進而應(yīng)用于新一代光載毫米波無線通信(Radio-over-Fiber,ROF)系統(tǒng)的研制。取得多項創(chuàng)新性研究成果,促進了微波光子學(xué)技術(shù)的研究和

2、應(yīng)用。論文的主要工作和創(chuàng)新性結(jié)果如下:
　　 1.首次提出并實現(xiàn)了基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)中四波混頻和載波抑制技術(shù)產(chǎn)生偏振不敏感光毫米波的方案。在此方案中,兩個來自同一激光器、具有相同偏振方向的泵浦光和波分復(fù)用信號在SOA中進行四波混頻后,利用光濾波器濾除一個邊帶,產(chǎn)生上變頻的40GHz毫米波。它具有與單邊帶信號相似的特性,能夠近無色散長距離傳輸。實驗表明,經(jīng)過20kin光纖傳輸后信號功率損耗小于1dB。
　　 2、

3、首次提出并實驗演示了通過單個外部調(diào)制器實現(xiàn)四倍頻產(chǎn)生DWDM(密集波分復(fù)用)光毫米波信號的新技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)是通過選擇加載在外部調(diào)制器合適的直流偏置(DC)來抑制中心局的一階邊帶,同時采用光交錯復(fù)用器分離出基站中的光毫米波和光載波。此方案只使用一個調(diào)制器,能夠顯著減少外部調(diào)制器的帶寬要求和降低成本;剩余的光載波在通過可調(diào)的光濾波后,被重用作上傳的光載波,從而很大地減少了對高頻的射頻源需求。實驗表明,下行鏈路信號傳輸超過20公里時只有0.

4、7dB功率損耗。實現(xiàn)了高速率、長距離雙向光毫米波通信,同時又簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　 3、以太赫茲通信、太赫茲相控陣雷達等未來應(yīng)用為需求背景,探索并成功地實現(xiàn)了基于微波光子學(xué)方法產(chǎn)生低端太赫茲波的技術(shù)路線。在實驗中,利用馬赫曾德爾強度調(diào)制器和光交錯復(fù)用器濾波,獲得了穩(wěn)定的0.1THz量級的太赫茲波,其載波抑制比效果良好。
　　 4.將光生毫米波技術(shù)應(yīng)用于ROF系統(tǒng)的研制,參與完成了10-60GHz光載毫米波無線通信系統(tǒng)。達