基于光谱切片的微波光子信号产生和处理技术研究
微波光子技术作为一种面向微波、毫米波信号的新兴技术，承袭了光通信技术大带宽、高速率、低损耗的优点，同时具备可灵活重构与调谐的特性，为突破“电子瓶颈”提供了新的途径，在雷达、超宽带无线通信、传感、成像等领域均得到了广泛应用。论文结合所承担的国家自然科学基金等项目，主要针对微波光子信号产生和处理技术中的光电振荡器（OEO）、微波光子滤波器（MPF）和微波光子传感技术，展开了理论分析与实验研究。取得的主要工作如下： 1.设计并实现了一种级联光纤环形谐振器（FRR）的OEO。在OEO环路中主选频器件的半高全宽（FWHM）难以进一步缩窄的情况下，引入基于FRR的无限冲激响应微波光子滤波器（IIR-MPF）对OEO的本征模式进行二次选择，并适当设置FRR参数，可将OEO从多模振荡状态转变为单模振荡状态，获得稳定输出。 2.设计并实现了一种基于光谱采样的可重构、可调谐多通带MPF。方案利用可编程光谱整形器对正弦型宽带光信号进行采样，实现了幅度和相位均灵活可控的多通带MPF。实验验证了均匀多通带MPF的通带数量可以调整（目前可获得六通带），并且均匀三通带MPF的频率可调范围为432MHz。同时，提出并实现了具有高啁啾系数的啁啾三通带MPF，其带内啁啾系数可调且最高分别为30.0ns/GHz、42.1ns/GHz和22.8ns/GHz。 3.设计并实现了一种基于光谱采样且内嵌多通带MPF的双频OEO。两个不同频率的微波信号在单一OEO反馈环路中同时产生。使用可编程光谱整形器灵活地操控光谱采样的参数以及多通带MPF的特性，进而实现了频率可调谐的双频OEO。实验结果表明，双频微波信号的最小频率间隔为144MHz，离散频率可调范围为360MHz。此外，光谱采样操作赋予了双频OEO可切换性，即OEO可在单频和双频输出之间切换。 4.设计并实现了两个基于不同光纤干涉仪的光电振荡传感系统。分别采用萨格纳克干涉仪（SI）和迈克尔逊干涉仪（MI）作为光域传感器件，同时利用OEO的频率相关信息进行电域解调，实测传感系统的温度灵敏度最高为35.35MHz/℃，温度测量精度为10-2℃量级。此外，通过在OEO环路中引入FRR，实测温度测量准确度为10-2℃量级。与常规光域换能且光域解调的方案相比，方案利用OEO实现了波长到频率的映射，具有高速、高精度的特点。
微波光子滤波器;光电振荡器;光纤传感
北京交通大学
博士
通信与信息系统
宁提纲
2022
中文
TN752;TN753.2
2023-01-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）