基于電光外調(diào)制的高倍頻微波信號光子學(xué)生成研究與實驗.pdf

1、近年來，隨著電子戰(zhàn)、雷達(dá)以及下一代通信等應(yīng)用中采用的微波頻段節(jié)節(jié)攀升，傳統(tǒng)電域的微波產(chǎn)生方法由于受到“電子瓶頸”的制約，難以獲得高頻微波信號，微波光子學(xué)的發(fā)展為微波生成技術(shù)提供了一種新的思路。利用光子學(xué)技術(shù)生成微波信號，其頻率高，穩(wěn)定性和可調(diào)諧性更好。本文主要就微波信號的光子學(xué)產(chǎn)生方法展開理論和實驗研究，主要工作如下:
　　(1)首先介紹了馬赫曾德爾電光調(diào)制器(Mach-Zehnder Modulator, MZM)的工作原理和調(diào)

2、制特性，從小信號調(diào)制和大信號調(diào)制兩個方面詳細(xì)分析了MZM調(diào)制器的調(diào)制特性，進(jìn)而探索了利用級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)生成4、6、8倍頻微波信號的原理。基于理論分析及相關(guān)實驗結(jié)果表明基于外調(diào)制的倍頻方案能夠借助低頻電驅(qū)動信號得到高頻微波信號，可調(diào)諧性和穩(wěn)定性好。
　　(2)提出了一種基于級聯(lián)調(diào)制器和四波混頻效應(yīng)的24倍頻微波信號產(chǎn)生方法，并展開理論與實驗研究。該方案采用兩個MZM級聯(lián)的結(jié)構(gòu)，在大信號調(diào)制下，利用調(diào)制非線性產(chǎn)生多個諧波分量，然后通過

3、調(diào)節(jié)調(diào)制深度和調(diào)制信號的初始相位，在無需濾波的情況下能夠得到兩個光邊帶信號;同時結(jié)合高非線性光纖的三階超快非線性作用，實現(xiàn)了更高次諧波分量的產(chǎn)生，經(jīng)過濾波得到了拍頻所需的兩個12階光邊帶。文中通過搭建仿真與實驗系統(tǒng)，當(dāng)驅(qū)動信號的頻率在11～12 GHz調(diào)節(jié)時，成功地獲得了頻率間隔為264～288GHz的高頻微波信號對應(yīng)的光譜，仿真結(jié)果顯示拍頻后的諧波抑制效果均達(dá)到了35dB。
　　(3)提出了一種基于單個偏振調(diào)制器(Polariz

4、ation Modulator, PolM)和光交錯濾波器的八倍頻微波信號產(chǎn)生方法，并展開理論與實驗研究。在大信號調(diào)制下，由于偏振調(diào)制器的調(diào)制非線性會產(chǎn)生多個高次諧波分量，通過調(diào)節(jié)偏振控制器，使得偏振片僅輸出偶數(shù)階諧波分量;通過選取合適的調(diào)制深度，使得光功率主要集中在四階邊帶上，然后采用光交錯濾波器進(jìn)一步濾除光載波及其它高次諧波（雜波）。文中利用MATLAB仿真繪制出了調(diào)制后產(chǎn)生的各次諧波分量的功率和調(diào)制深度的關(guān)系曲線，分析并找出了使雜