新型低相噪OEO及其傳感應用研究.pdf

1、傳感器與精密測量技術在科學研究與工業(yè)發(fā)展中扮演著重要角色。隨著光電子技術的快速發(fā)展，越來越多的光電傳感器走向實用化并在系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，探索新型傳感技術對于應對測量領域日益苛刻的需求具有重要意義。光電振蕩器(OEO)采用具有較大延遲時間的光電反饋結構實現高品質因數的閉環(huán)回路，其產生的振蕩信號具有極低的相位噪聲，且相噪不隨頻率的升高而升高，這意味著OEO的頻率抖動即使在微波、毫米波段也非常小。OEO的振蕩頻率對其諧振腔的腔長變化非常敏

2、感，且振蕩頻率越高靈敏度越高，這使得OEO在高靈敏度、高分辨率傳感中具有極大的潛力。
　　本研究主要內容包括：⑴結合Yao-Maleki模型與Leeson模型對OEO的相噪分布進行了研究。實驗研究了射頻放大器中的強度噪聲到相位噪聲的轉換關系，并根據 Leeson模型反推出設計OEO相噪的方法。⑵提出了兩種產生低相噪微波信號的OEO結構。一是基于外差鎖相的OEO，該結構通過外差方式，降低了鎖相OEO的環(huán)路階數，避免了高階鎖相環(huán)可能帶

3、來的環(huán)路穩(wěn)定性問題。另一種是基于中頻選頻的單環(huán)路OEO結構，研究了本振相噪到OEO輸出相噪之間的傳遞關系，并進行了實驗驗證。⑶在OEO靜態(tài)量的傳感研究中，利用中頻選頻OEO結構進行溫度傳感器設計，克服了起振模式模糊帶來的測量誤差?；诙鄠€變量同時控制OEO頻率的外差鎖相思想，提出了鎖相跟蹤解調方法，使OEO傳感器的動態(tài)范圍不再受模式間隔(FSR)限制，并設計應變傳感實驗進行了驗證。最后提出了基于雙環(huán)雙頻OEO的壓力傳感器結構，通過雙環(huán)路