基于光注入技术的光电振荡器研究

发布时间：2020-05-09 10:23

【摘要】：随着信息技术的不断进步与发展,通信方式更加多元化,海量信息的传输与处理使人们对信号质量的要求越来越高。在无线通信、雷达、信号处理以及电子战等应用领域中,针对信号的研究朝着高频率、大宽带的方向进行,越来越多的微波信号产生方法被提出。基于微波光子学的光生微波信号能够充分满足实际应用中对信号的高频率、低相位噪声的要求,其中光电振荡器(OEO,Optoelectronic Oscillator)被认为是获取低相位噪声微波信号的最佳技术方法,发展伊始就受到了广泛的研究及关注。同时,外部扰动下的半导体激光器可以产生丰富的非线性动力学特性,在信息加密和全光信号处理等领域都具有广阔的应用前景,基于半导体激光器非线性特性的光生微波也被应用于微波光子学领域。本文通过研究结合了两种方法的优势,用于获取高质量的光生微波信号。本文主要完成了以下工作:1.介绍了微波光子学的发展背景以及常见的光生微波技术的原理与系统结构,重点介绍了光电振荡器的不同研究方向以及发展趋势,回顾了光注入技术的研究历史,总结了近年来基于光注入技术的光电振荡器的研究进展;2.根据半导体激光器速率方程模型对光注入半导体激光器技术进行了理论分析,利用Matlab数值仿真了注入失谐频率与注入功率对单周期振荡动态特性以及光生微波调谐性的影响,仿真研究了次谐波调制、光电反馈以及光反馈对基于光注入技术的光生微波信号线宽的改善;3.提出并验证了一种结合光注入技术与次谐波调制技术的光电振荡器的方案,不需要使用外加调制器和滤波器;实验得到了频率为11.42GHz的微波信号,通过优化微波的相噪特性,最终在次谐波调制信号功率为8d Bm时,得到信号相位噪声为-101.21d Bc/Hz@10k Hz。
【图文】：

无线通信系统,系统构成

第一章绪论第一章绪论1 微波光子学研究背景从古代的飞鸽传书到如今的电话通讯，通信一直是人类生活中必不可少的。随着通信技术的不断发展与通信方式的多元化，信息时代已经来临，通信朝着全球化、高速率、高容量的方向快速发展。以光纤为传输介质的光通信，，引发了通信技术的革命；互联网通信已经普及人类日常生活的方方面面，通信引领着时代前进的步伐。无线通信系统如图 1-1 所示，由发送设备，传输以及接收设备三部分构成[1]。其中信号源是发送设备的重要组成部分，作为整信系统的“龙头”，起着至关重要的作用，决定了整个通信系统的优劣。通信系整体性能不断提高，对信号源的质量也提出更高的要求。在卫星通信、雷达、电子战等方面，微波信号源的研究显得更加关键。

光外差,结构示意图,光生

信号高速率与高带宽的要求。见的基于微波光子学的光生微波方法传统电学方法利用振荡的方式产生微波信号过程中，无法规避电跨越一定的物理过程，存在所谓的“速率瓶颈”[3]。扎根于光学领域有光学上的固有优势，可以用来解决传统电学领域难以实现的问波技术产生的微波信号随着频率升高，相位噪声特性逐渐恶化，学的光生微波技术能够产生兼具高频率与低相噪特性的微波信号波技术的研究具有很高的应用价值。前，常见的光生微波方法包括光外差法、直接调制法、外部调制及基于半导体激光器非线性特性的光生微波法等。光外差法外差法基本原理主要是利用光耦合器将两束波长不同的激光输入行拍频后产生微波信号，如图 1-2 为光外差法的基本结构。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN752

【参考文献】