基于DBR光纤激光器的宽带可调谐微波信号源研究

摘要

光生微波/毫米波技术是微波光子学中快速发展的重要领域，近年来得到了广泛研究。宽带可调谐微波/毫米波信号源在微波光子学诸多领域都有广泛的应用：雷达系统、无线通信系统、软件无线电等。其产生方式分为电学和光学方式。光域微波/毫米波信号较电微波信号产生有明显的优势：得到的频段宽、方便于远距离传输、结构相对简单等。微波/毫米波信号源在光域已经具备多种获得途径：外调制法、光柱入锁定、光锁相环、双波长激光器等。
　　基于 DBR光纤激光器微波信号产生方法，是利用光纤本身具有的双折射特性，来产生一个初始拍频在几百MHz到几个GHz微波信号。而且，拍频信号通过施加侧向压力的方法可以实现宽带可调谐。这种方法控制相对简单，系统简易。由于信号是由正交偏振态的两个激光的拍频得到的，相关性极高，拍频信号具有线宽窄、信噪比高、相对稳定易调谐等优点。
　　本论文针对基于 DBR光纤激光器可调谐微波信号源研究开展了以下研究，并取得了一定的成果。
　　第一、对 DBR光纤激光器产生机理做了理论分析研究。从透射谱着手分析了拍频的可谐范围，以及受压区域的控制增大调谐范围。
　　第二、研究如何提升信号源的稳定性。首先，控制写制激光器参数，研制稳定的单纵模激光输出的DBR光纤激光器，保证无跳模；其次，通过光纤优选解决信号光弛豫问题；最后，深入研究了信号偏振相关的不稳定性，增加信号的应用稳定性。最终我们采用饵镱共掺光纤、保偏光纤、退火等技术使得信号的频率稳定性短时间内（2分钟）低于10 kHz，长时间（2小时）低于0.1 MHz；幅度稳定性低于1.6 dB。
　　第三、以 DBR光纤激光器为核心器件：通过对力-拍频转换结构的设计与优化，搭建了宽带可调谐微波信号源系统:从调谐效率上0-80 V电压可实现拍频2-16 GHz可调；从调谐范围上，增加了实现拍频2-16 GHz可调的成功率；从稳定性上，微波信号在调谐过程中,幅度变化小于3 dB，相位噪声345 MHz：-39dBc/Hz@1 kHz，7.064GHz：-19dBc/Hz@1 kHz。

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第一章 绪 论

1.1 微波光子学及Radio-over-fiber 技术

1.2 光生微波毫米波方法

1.3 基于DBR光纤激光器微波信号产生技术

1.4 论文主要工作及章节安排

第二章 DBR光纤激光器微波信号的产生及其可调谐性研究

2.1 光纤布拉格光栅

2.2 基于双频DBR光纤激光器的微波信号产生

2.3 基于DBR光纤激光器的微波信号可调谐理论

2.4 本章小结

第三章 微波信号源的产生与质量优化

3.1 单纵模激光输出的实现

3.2 微波信号的纯净度

3.3 偏振效应对激光器的影响及克服

3.4 稳定性优化结果

3.5 本章小结

第四章 微波信号源可调谐系统的构建与优化

4.1 可调谐系统的构建

4.2 宽带连续可调谐微波信号源数据结果

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

研究生期间参与发表学术论文情况

致谢