光微波信号产生与倍频技术研究

摘要

近年来，无线通信技术与光纤通信技术备受瞩目，发展很快，且具有极大潜力，而综合了以上两者优势的微波光子技术更是当下通信领域研究的重点。
　　 本文主要就微波光子信号的产生和倍频方面进行了理论和实验的研究。主要工作如下：
　　 1.光电振荡器的原理，结构，性能分析
　　 首先给出了OEO的基本结构，分析了其原理，之后通过建立OEO系统的数学模型，分析讨论了OEO的性能指标，最后提出了其性能优化的一些方案。
　　 2.基于双环路的光电振荡器的实验分析
　　 首先分析了光域双环路结构的OEO的作用机理，并且介绍了三种目前国际上已存在的OEO方案，随后提出了两个新的光域双环路OEO方案，一种是基于偏振分束器与偏振合束器的双环路OEO，一种是基于双光源的OEO方案。并且根据实验数据分析比较了每种OEO的优缺点。
　　 3.基于腔增强四波混频的微波信号源原理论证及实验工作
　　 从F-P激光器的原理出发，分析了增益介质中的四波混频效应，接着提出了基于腔增强四波混频效应产生微波信号的方法，并且说明了该方法的原理和特点。最后提出了腔增强四波混频法产生高频微波信号的实验方案，并完成了其前期的F-P激光器调试，温控，模式线宽的测量等工作。
　　 4.基于时域分数Talbot效应的光脉冲倍频原理详解
　　 本文首先从频域上解释了时域Talbot效应的来由，并且分析了空域时域Talbot距离的基本单元、空域时域分数Talbot效应的区别与联系。最后还采用时域波形叠加法更加形象的解释了时域分数Talbot效应。
　　 5.基于时域分数Talbot效应的光脉冲倍频实验研究
　　 通过脉冲边带的相差与群速度色散值的关系理论得出对光纤长度的要求，并结合系统实验验证了时域Talbot效应的原理。之后总结实验结果，分析了光谱宽度、色散精确度等参数对倍频脉冲质量的影响，并指出了这几个参数之间的联系，证实了色散偏差容限公式，最后提出了系统优化的措施与方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1微波光子技术发展概况

1.1.1微波光子技术提出的背景

1.1.2微波光子技术研究现状

1.2微波光子信号的产生方法的研究现状

1.2.1电光调制法

1.2.2外差法

1.2.3谐波频率产生法

1.2.4光电微波振荡器

1.2.5腔增强四波混频法

1.3光微波信号变频技术的研究现状

1.3.1受激布里渊散射(SBS)上下变频法

1.3.2 SOA-MZI下变频法

1.3.3基于“时间透镜”技术的脉冲倍频

1.3本论文的主要工作和内容

第二章光微波信号源原理研究

2.1光电振荡器基本原理及结构

2.2光电振荡器的各项性能指标

2.2.1阈值条件

2.2.2起振频率与振幅

2.2.3频谱特性

2.3光电振荡器性能的改善

2.3.1边模抑制

2.3.2相位噪声抑制

2.3.3频率稳定性

2.4腔增强四波混频法理论研究

2.4.1 F-P腔半导体激光器的原理

2.4.2增益介质中的四波混频(FWM)效应理论分析

2.4.3腔增强FWM原理

2.5本章小结

第三章光微波信号源实验分析

3.1光域双环路OEO实验依据及发展现状

3.1.1多环路结构抑制边模

3.1.2现有多环路OEO实现方案

3.2光域双环路OEO实验研究

3.2.1基于偏振分束器与偏振合束器的双环路OEO实验分析

3.2.2基于双光源的光电振荡器

3.3腔增强四波混频法实验分析

3.3.1实验前期工作

3.3.2实验方案

3.4本章小结

第四章基于分数Talbot效应的光脉冲倍频

4.1 Talbot效应的现象、原理及研究进展

4.1.1 Talbot效应的发现与研究进展

4.1.2平面波理论解释空域Talbot效应

4.1.3空域分数Talbot效应

4.2基于时域分数Talbot效应的脉冲倍频理论分析

4.2.1时域Talbot效应频域分析

4.2.2时域Talbot效应的直观分析

4.3基于分数Talbot效应的光脉冲倍频实验分析

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2存在的不足与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢