可调谐可重构微波光子滤波器研究

摘要

微波光子学将微波技术和光子学相结合，并汲取两大学科优势，具有广阔的应用前景。微波光子滤波器作为微波光子学的重要分支，克服了传统电子滤波器在电域中处理射频信号存在的瓶颈问题，可以直接在光域中对射频信号进行处理，虽然在一定程度上增加了滤波器设备的复杂度，却使滤波器系统承载了许多优点。微波光子滤波器除了具有高带宽、低损耗、体积小和抗电磁干扰的优点外，还具有可调谐与可重构特性。本论文主要从微波光子滤波器的可调谐可重构特性方面进行了研究，主要内容及工作如下：
　　（1）介绍了微波光子学与微波光子滤波器的基本原理及应用，并按照不同的特点对微波光子滤波器进行分类，总结了可调谐、可重构微波光子滤波器的研究现状。
　　（2）阐述了微波光子滤波器的基本原理，具体介绍了实现可调谐、可重构特性的微波光子滤波器实例，并对微波光子滤波器中常用的三种光纤滤波器进行了理论分析与数值仿真。
　　（3）提出了一种基于PCF延时单元的可调谐可重构微波光子滤波器。以填充了温敏液体的光子晶体光纤(PCF)作为微波光子滤波器的延时单元，通过调节温度改变PCF双折射，使通过PCF的两路光延时差发生变化，实现滤波器的可调谐特性。通过控制马赫增德尔调制器的直流偏置电压和偏振片旋转角度，使得滤波器抽头系数发生变化，实现了可重构特性。
　　（4）提出了一种基于波长间隔连续可调谐激光器与MZ干涉仪的微波光子滤波器。将基于填充PCF的Sagnac环作为多波长激光器的选频器件，通过调节温度，实现激光器波长间隔连续可调。将其用作微波光子滤波器的光源，可实现FSR连续可调。在光源后连接MZ干涉仪，调节干涉仪臂长差，可改变抽头系数，实现可重构。
　　（5）提出了基于非线性偏振旋转效应激光器和无限脉冲响应的微波光子滤波器。利用非线性偏振旋转效应使激光器产生多波长并作为滤波器的光源，通过调节激光器中的偏振控制器或温度改变激光波长间隔，使滤波器获得不同的自由频谱范围。将光电探测器输出的射频信号重新注入到调制器中，形成一个电信号反馈回路，调节射频信号放大器增益，达到有效的改善滤波器的频率响应的目的。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 微波光子滤波器概述

1.3 可调谐、可重构微波光子滤波器

1.4 本文主要研究内容及主要工作

第二章 微波光子滤波器的基本原理与实现方法

2.1 微波光子滤波器的基本原理

2.2 可调谐微波光子滤波器的实现方法

2.3 可重构微波光子滤波器的实现方法

2.4 微波光子滤波器中应用的光选频滤波器件

2.5 本章小结

第三章 基于PCF延时单元的可调谐可重构微波光子滤波器

3.1 基于PCF延时单元的微波光子滤波器基本原理

3.2 调谐性和重构性分析

3.3 本章小结

第四章 基于波长间隔连续可调激光器的可调谐可重构微波光子滤波器

4.1 波长间隔可调谐激光器的基本原理

4.2微波光子滤波器整体性能分析

4.3 本章小结

第五章 基于非线性偏振旋转效应激光器和无限脉冲响应的微波光子滤波器

5.1 多波长光纤激光器结构及原理

5.2 微波光子滤波器中引入IIR的结构及其工作原理

5.3 微波光子滤波器整体性能分析

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

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