基于光场包络时域调控的微波任意波形产生技术研究

摘要

近年来，随着信息社会的发展，函数波形的应用已经吸引了国内外众多研究学者的广泛关注。由于传统实现函数波形的产生主要是基于电子学技术，其性能会受限于电子器件的“电子瓶颈”问题，以至于无法适应宽带无线通信、雷达等高频率、大带宽波形的应用需求。微波光子技术作为一种新兴技术，其优势在于具有大带宽、低损耗、以及抗电磁干扰强等特点，因此研究基于光子技术的函数波形产生具有良好的意义和价值。 本文首先对光子微波任意波形产生原理及方法进行了分析，特别是对微波三角波、矩形波以及锯齿波的产生过程进行了详细的理论推导以及仿真模拟，寻求各类函数波形产生的理论依据。根据已有的光子技术手段，本文提出了一种时域产生微波任意波形的方案，即基于连续光调制结合脉冲时域切割和叠加的任意波形产生方法。我们扩充了时域合成方法的概念以及优化实验系统的设计，实验中将工作在正交偏置点的两个马赫曾德调制器用于脉冲整形，根据马赫曾德调制器的特性，可以将被正弦调制的光信号均分在相互正交的两个偏振方向上，并通过调节差分延时线（TDDL）控制两方向的特定延时，使两方向信号的光场包络在时域上进行叠加，从而产生三角波。因此只需要一个激光二极管 (LD) 实现了微波三角波形的生成，并同时、独立获得另一个波长的矩形波形。通过实验，实现了重复频率为3.5GHz三角波信号、3.5GHz矩形波信号的产生；通过时域内切割和叠加，实验上获得重复频率为3.5GHz的半占空锯齿波信号以及重复频率为7GHz 的全占空锯齿波信号，最后将 7GHz 全占空锯齿波的光场包络与 3.5GHz矩形波的光场包络在时域内叠加，最终获得3.5GHz的全占空锯齿波信号，即实现基频锯齿波的产生。在整个实验过程中，没有进行光电转化这一繁琐的步骤，也没有增加其他的光电子器件，大大节省了实验成本，扩展了时域合成法的运用。 本文所提出的研究方案从理论分析、实验演示、实验结果，都表现出良好的性能。同时，为微波光子任意波形的产生方法提供了新的思路及方向。

目录

夏艺毕业论文-最终版

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1引言

1.2光子微波任意波形产生的国内外研究现状及趋势

1.3典型的OAWG实现方法

1.3.1基于傅里叶变换光脉冲整形的任意波形产生

1.3.2外调制法

1.3.3时域合成光学任意波形产生技术

1.4总结

1.5本论文的主要工作和内容

第二章 光子任意波形产生方法理论分析

2.1光子微波任意波形信号的基本原理

2.2马赫-曾德尔调制器基本原理

2.2.1 MZM的主要参数

2.2.2 MZM的输出信号

2.2两个类矩形信号包络时域延时叠加产生三角波理论

2. 3外调制产生矩形波信号理论

2.4时域产生锯齿波信号的近似理论分析

2.4.1半占空锯齿波与二倍频锯齿波信号产生近似理论分析

2.4.2全占空基频锯齿波信号产生理论分析

2.5本章小结

第三章基于脉冲时域切割和叠加的任意波形产生研究

3.1方案原理分析

3.1.1三角波形的产生

3.1.2矩形波形的产生

3.1.3半占空锯齿波形的产生

3.1.4全占空二倍频锯齿波形的产生

3.1.5全占空基频锯齿波形的产生

3.2实验结果及讨论

3.3本章小结

第四章 结束语

4.1总结

4.2展望

致谢

参考文献

附录