基于光學(xué)諧振腔的光電振蕩器研究.pdf

1、光電振蕩器(Optoelectronics Oscillator，OEO)作為一種新型的微波信號源，可以產(chǎn)生頻率高達幾百GHz、超高頻譜純度的射頻信號和微波光子信號。而低相位噪聲、高頻譜純度、高品質(zhì)因數(shù)的微波信號又被廣泛的應(yīng)用于宇宙探測、軍事雷達、航空航天、通訊系統(tǒng)和電子對抗等領(lǐng)域。隨著射頻通信的快速發(fā)展，近年來對于OEO的研究從降低相位噪聲轉(zhuǎn)移到實現(xiàn)可調(diào)諧輸出以及小型化和實用化過程中。
　　論文首先介紹了光電振蕩器的基本概念，探

2、討了OEO的基本工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。之后針對OEO系統(tǒng)中長光纖存在占用系統(tǒng)體積過大，容易受外界環(huán)境溫度和應(yīng)力影響等問題，結(jié)合光學(xué)諧振腔的光學(xué)性質(zhì)，提出了利用光學(xué)諧振腔替換長光纖作為OEO系統(tǒng)延時器件的方案。論文重點開展了不同長度光纖在OEO系統(tǒng)延時效應(yīng)的研究，用實驗數(shù)據(jù)分析了不同延時效應(yīng)對微波信號指標(biāo)的影響。為了提高光子在光學(xué)諧振腔中的延時效果，實驗中設(shè)計了鎖頻調(diào)制系統(tǒng)，使光子始終處于光學(xué)諧振腔的諧振點上。實驗測試結(jié)果表明:使用品質(zhì)因數(shù)

3、(Q值)為107光學(xué)諧振腔最多可以替換388米的長光纖。對于未來光電振蕩器體積的小型化具有潛在的意義。
　　在此基礎(chǔ)上，論文結(jié)合透射式光學(xué)諧振腔的光學(xué)特性，進一步研究了基于光學(xué)諧振腔的可調(diào)諧光電振蕩器實驗方案。提出了利用相位調(diào)制器串聯(lián)透射式光學(xué)諧振腔的方案，利用光子濾波替換電濾波，以取代傳統(tǒng)系統(tǒng)中的強度調(diào)制器和濾波器，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。測試結(jié)果表明:優(yōu)化后的系統(tǒng)可以輸出10GHz單模式微波信號，還可以實現(xiàn)步長為23MHz的可調(diào)

4、諧，實驗結(jié)果驗證了所提方案的正確性。
　　論文最后分析了光電振蕩器的系統(tǒng)噪聲，并針對本文所提的基于光學(xué)諧振腔的光電振蕩器系統(tǒng)，設(shè)計了溫控和鎖頻兩種優(yōu)化系統(tǒng)相位噪聲的方案。對比了兩種優(yōu)化方案的去相位噪聲效果，實驗結(jié)果顯示:加入鎖頻系統(tǒng)后的OEO，在中心頻率10GHz附近微波信號的相位噪聲為-109.26dBc/Hz@10kHz。
　　通過在OEO系統(tǒng)中引入光波導(dǎo)諧振腔，可以使整個OEO系統(tǒng)尺寸縮小到:21×9.5×7cm3，為