光子微波信号稳相传输技术研究

摘要

微波光子学是一门新兴的热门学科，其中光子微波信号稳相传输是一个非常有潜力的研究方向。光纤具有很多优点:低损耗，大带宽，抗电磁干扰能力强，因此光纤是进行信号传输的理想方案。但是在传输过程中，温度和压力等因素会影响传输信号在光纤中的延时，导致远端接收到的信号相位不稳定。因此需要搭建稳相传输系统，保证传输信号相位的稳定性。
　　本文首先介绍了光纤传输特性和相位纠正的基本原理，明确了搭建稳相传输系统的重要性和必要性。同时阐述了慢光技术及其实现，并简要分析了基于微波鉴相器和迈克尔逊干涉仪的稳相传输系统。
　　然后介绍了保证稳相传输系统顺利实现的关键技术—马赫曾德尔(MZ)调制器偏置控制技术。MZ调制器是高速光通信的核心器件，工作过程中，其偏置工作点可能会发生漂移，造成调制失真，因此对MZ调制器进行偏置控制非常必要。通过数学建模分析输入输出信号，可以找出包含偏移信息的谐波分量。在此基础上，提出自动偏置控制系统方案。
　　接着介绍了光纤光栅的性质，温度和应力会改变光纤光栅的时延特性。利用啁啾光纤光栅的特性，我们搭建了光路移相系统。通过光纤拉伸平台调节系统延时，实现了对2.4GHz微波信号76ps的延时。在完成光路移相的基础上，进行了接收电路的设计。结合电学移相和光学移相，完成了8.4GHz微波信号1/2π，π，3/2π的稳定移相。
　　最后介绍了半导体光放大器(SOA)的移相特性，通过双折射效应实现慢光，并在此基础上搭建了基于SOA的稳相传输系统。对信号传输进行数学分析，发现SOA的发射功率和偏置电流是影响移相大小的关键因素。对系统进行测试，完成了10GHz微波信号1/2π和π的稳定移相。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究发展及现状

1．3 本文研究内容和结构安排

第二章 模拟信号光传输移相系统及关键技术分析

2．1 光纤传输特性

2．2 相位校正原理

2．3 慢光技术

2．4 稳相传输系统

2．4．1 基于微波鉴相器的稳相系统

2．4．2 基于迈克尔逊干涉仪的稳相系统

2．5 本章小结

第三章 MZ调制器自动偏置控制技术研究

3．1 MZ调制器自动偏置控制作用

3．2 MZ调制器偏置点处信号分析

3．3 自动偏置控制系统方案

3．4 硬件电路设计与仿真

3．4．1 低频信号发生模块

3．4．2 电源模块

3．4．3 光电检测和带通滤波模块

3．4．4 整流模块

3．4．5 积分与窗口比较模块

3．4．6 整体设计

3．5 本章小结

第四章 基于光纤光栅的稳相传输系统

4．1 光纤光栅特性

4．1．1 光纤布拉格光栅

4．1．2 温度和应力对反射波长的影响

4．1．3 啁啾光纤光栅延时特性

4．1．4 实验数据

4．2 稳相系统电路设计

4．2．1 2．4GHz稳相传输系统设计

4．2．2 8．4GHz稳相传输系统设计

4．3 实验数据分析

4．4 本章小结

第五章 基于SOA的稳相传输系统

5．1 SOA移相特性

5．2 基于SOA的稳相传输系统设计

5．2．1 移相器的实现

5．2．2 比较器的实现

5．3 实验数据分析

5．4 本章小结

第六章 总结和展望

致谢

参考文献

作者简介