面向一体化射频前端的多频光本振产生研究

摘要

下一代雷达、电子战、通信等射频系统向着通用型、超宽带、多功能、可灵活重构的综合一体化方向发展，对在射频前端层面实现一体化提出了迫切需求。利用光子技术的大带宽、可并行处理、灵活可重构等优势，基于微波光子技术构建一体化射频前端成为当前的重要发展方向。多频光本振是微波光子一体化射频前端的关键组成部分，其稳定性和信噪比等特性从源头决定了系统的工作性能，具有重要研究意义。 本文针对微波光子一体化射频前端对多频光本振的高稳定、高信噪比和高相干性等需求，进行基于耦合光电振荡器的多频光本振产生研究，主要开展了以下三个方面的工作： 1、提出并研究了基于半导体可饱和吸收镜的耦合式光电振荡器，利用半导体可饱和吸收镜的饱和吸收效应抑制激光腔内的超模噪声，提升系统性能。 理论分析了半导体可饱和吸收镜抑制超模噪声的机理，构建了实验验证系统，产生了间隔10.664GHz的多频光本振信号，其超模抑制比为57.64dB，相应射频信号边模抑制比为79.74dB，相位噪声在10kHz频偏处为-109.95dBc/Hz。 2、提出并研究了基于非泵浦掺铒光纤的保偏耦合式光电振荡器，利用非泵浦掺铒光纤中的饱和吸收效应抑制超模噪声，同时采用保偏结构减弱偏振相关噪声； 理论分析和推导了非泵浦掺铒光纤抑制超模噪声的机理，通过实验优化掺铒光纤参数，产生了间隔10GHz的多频光本振信号，其超模抑制比为61.81dB，相应的射频信号边模抑制比为94.02dB，相位噪声在10kHz频偏处为-121.94dBc/Hz。 3、提出并研究了基于非泵浦掺铒光纤驻波效应增强结构的耦合式光电振荡器，通过引入驻波增强结构，提升对超模噪声的抑制。 进行了理论分析和实验验证，研究了驻波增强结构中正、反向功率，以及掺铒光纤的吸收系数等关键参数对系统性能的影响，实验产生了间隔10GHz的多频光本振信号，其超模抑制比为75.44dB，相应的射频信号边模抑制比为90.71dB，相位噪声在10kHz频偏处为-130.52dBc/Hz。

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