新型低相噪OEO及其傳感應(yīng)用研究.pdf

1、傳感器與精密測(cè)量技術(shù)在科學(xué)研究與工業(yè)發(fā)展中扮演著重要角色。隨著光電子技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的光電傳感器走向?qū)嵱没⒃谙到y(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，探索新型傳感技術(shù)對(duì)于應(yīng)對(duì)測(cè)量領(lǐng)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(shí)間的光電反饋結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)因數(shù)的閉環(huán)回路，其產(chǎn)生的振蕩信號(hào)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(dòng)即使在微波、毫米波段也非常小。OEO的振蕩頻率對(duì)其諧振腔的腔長(zhǎng)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(nèi)容包括：⑴結(jié)合Yao-Maleki模型與Leeson模型對(duì)OEO的相噪分布進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)研究了射頻放大器中的強(qiáng)度噪聲到相位噪聲的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并根據(jù) Leeson模型反推出設(shè)計(jì)OEO相噪的方法。⑵提出了兩種產(chǎn)生低相噪微波信號(hào)的OEO結(jié)構(gòu)。一是基于外差鎖相的OEO，該結(jié)構(gòu)通過外差方式，降低了鎖相OEO的環(huán)路階數(shù)，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(jié)構(gòu)，研究了本振相噪到OEO輸出相噪之間的傳遞關(guān)系，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。⑶在OEO靜態(tài)量的傳感研究中，利用中頻選頻OEO結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度傳感器設(shè)計(jì)，克服了起振模式模糊帶來的測(cè)量誤差?；诙鄠€(gè)變量同時(shí)控制OEO頻率的外差鎖相思想，提出了鎖相跟蹤解調(diào)方法，使OEO傳感器的動(dòng)態(tài)范圍不再受模式間隔(FSR)限制，并設(shè)計(jì)應(yīng)變傳感實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。最后提出了基于雙環(huán)雙頻OEO的壓力傳感器結(jié)構(gòu)，通過雙環(huán)路