新型可调谐光电振荡器的研究与设计

发布时间：2019-05-13 20:41

【摘要】：微波光子技术应用广泛,而在众多的应用中,几乎都会用到一个器件—微波信号源。微波信号的谱纯度、相位噪声和稳定性将会直接影响这些应用装置的系统性能,所以,产生一个高质量的微波信号显得尤为重要。而光电振荡器产生的微波信号在高频段和低频段均具有谱纯度高、相位噪声低、可调谐等优点,将会越来越多的应用在无线通信、军用雷达、光载波通信等领域。本篇论文在保证光电振荡器产生的微波信号高谱纯度和低相位噪声基础上,对微波信号的可调谐性进行理论分析和实验研究。论文首先简单分析了光电振荡器的工作原理,并通过公式推导出了振荡器起振的阈值条件和相位条件。然后搭建实验平台,实验验证了单环路结构和双环路结构的光电振荡器均能产生微波信号。相比于单环路光电振荡器,双环路结构能够增大振荡模式间隔,有效的提高了振荡信号的边模抑制比。然后结合微波光子滤波器技术,重构三种不同结构的可调谐微波光子滤波器,并运用到光电振荡器中,实现三种不同结构的可调谐光电振荡器:1、利用高非线性光纤中的双折射效应引起交叉偏振调制形成可调谐微波光子滤波器,替代传统光电振荡器中的电滤波器来选频,最终输出一定范围可调谐的微波信号;2、马赫-增德尔干涉仪(MZI)切割宽带光源(ASE)形成的多波长光源与相位调制器和线性啁啾光栅一起构成中心频率可变的多抽头微波光子滤波器,这种结构的滤波器的3 d B带宽很窄,可以直接应用到光电振荡器中实现频率调谐;3、光可调滤波器的双环路可调谐光电振荡器则利用相位调制器和OTF-350可调谐光滤波器耦合形成一个中心波长可变的微波光子滤波器,代替电滤波器来选频,输出可调谐射频信号。最后,对上述提出的三种不同结构的可调谐光电振荡器进行了实验研究和结果分析:1、当调节光可变延时线时,交叉偏振调制的可调谐光电振荡器能够产生1.493 GHz、1.811 GHz、1.864 GHz振荡信号,并且振荡频率为1.811 GHz时的边模抑制比为62 d B,相位噪声为-98.67 d Bc/Hz@10 k Hz和-110.92 d Bc/Hz@100 k Hz,半个小时内的最大频率漂移约为12 k Hz,最大功率漂移为1.2 d Bm;2、当调节马赫-增德尔干涉仪中光可变延时线时,光谱切割微波光子滤波器的可调谐光电振荡器产生了0.911 GHz、1.07 GHz、1.440 GHz振荡信号,并且振荡频率为1.07 GHz时的边模抑制比为58 d B,相位噪声为-94.77 d Bc/Hz@10 k Hz和-112.60d Bc/Hz@100 k Hz,半个小时内的最大频率漂移约为10 k Hz,最大功率漂移为0.8d Bm;3、对于光可调谐滤波器的可调谐光电振荡器,首先通过实验对比分析单环路可调谐结构和双环路可调谐结构。振荡频率为3.878 GHz的单环路结构和双环路结构对应的边模抑制比分别为44 d B,70 d B。相位噪声分别为-98.67 d Bc/Hz@10k Hz和-110.92 d Bc/Hz@100 k Hz,-91.5 d Bc/Hz@10 k Hz和-115.9 d Bc/Hz@100 k Hz。另外双环路可调谐结构产生了3.878 GHz、4.248 GHz、4.407 GHz、4.354 GHz、8.911GHz振荡信号。振荡频率为3.878 GHz时,40分钟内的最大频率漂移约为10 k Hz,最大功率漂移仅为0.2 d Bm。
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【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN753.2

【参考文献】