基于时-频信号激励的光滤波器光谱响应测量技术研究
发布时间：2021-11-29 05:31
光滤波器是光链路中最基本的光器件之一,从其光谱响应中可获得工作带宽以及中心频率等信息,因此准确测量光滤波器光谱响应对链路评估以及优化具有十分重要的意义。采用光学方法测量光滤波器光谱响应存在分辨率低的缺点,基于微波光子的方法则可以有效地克服以上缺点。微波光子学融合了光域和电域的优势,具有十分重要的研究意义。本文提出了基于时频信号激励测量光滤波器光谱响应的方案,主要研究内容如下:研究了基于单边带调制的光滤波器光谱响应测量方法。对基于单边带调制的方案进行了分析、仿真以及实验验证,仿真采用带宽为20GHz的电信号测量了高斯带阻型光滤波器的光谱响应,测量频率范围为20GHz。实验验证了基于单边带调制测量光滤波器光谱响应的方法,测量了 2GHz范围内非零色散位移光纤受激布里渊损耗谱的光谱响应。基于单边带调制的方法测量分辨率与扫频电信号步进相关;测量范围小,受微波源带宽限制;测量效率低;适用于带阻型光滤波器的光谱响应测量。提出了基于伪随机周期信号激励的光滤波器光谱响应测量方法。采用伪随机周期信号激励对光滤波器光谱响应测量进行了分析、仿真和实验验证。仿真中采用码率为12.7Gbit/s的伪随机序列获得...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２外调制技术产生微波信号??不论光通信还是微波光子学，都需要对光信号进行处理，其中光滤波器［１２】是最??基本的信号处理器件之一，通过光滤波器可以将某一个波长从多个波长中分离出??
理进行分析，??最后给出该方案的仿真以及实验结果。??２．１关键器件及原理??微波光子学的主要思想是将电信号调制到光域并在光域对信号进行处理，最后??利用光电效应将光信号转换为电信号，最基本的微波光子链路由激光器、光电调制??器、光电探测器构成。本节主要介绍微波光子链路中常用的器件，主要包括窄线宽??可调谐激光器、电光调制器以及光电探测器。??２．１．１窄线宽可调谐激光器??窄线宽可调谐激光器是输出光具有谱线宽度窄且频率可连续调谐的激光器。典??型的可调谐窄线宽激光器其结构图如图２－１所示。??■?ｗｍｍ?ｍ?ｍｍ?ｍ％??Ｗｈｉｔｅ?ｎｏｉｓｅ?｜??ｏｐｔｉｃａｌ??■?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ??■?Ｍｕｌｔｉ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ?Ｉ???［７］?■?ＦＢＧ?－?［７１????ＩＴＬＡ?—?—｜—１１１１?ｍ?１１１—?ＶＯＡ?＞??＿｜?凶■丁１??Ｔｕｎａｂｌｅ?ＦＢＧ?ｌｏｃｋｅｄ?［?＿｜??ｔｏ?ＩＴＬＡ?Ｉ??Ｌ?■?■?■?Ｉ??图２－１可调谐窄线宽激光器结构示意图??可调谐窄线宽激光器的输出光信号波长在１５５０ｎｍ的Ｃ波段可调。集成可调激??光器（ＩＴＬＡ）产生高性能连续可被调激光，其输出接多个超窄线宽中心波长的光??７??
?电子科技大学硕士学位论文???纤光栅（ＦＢＧ），进一步窄化激光并抑制白噪声，该激光器输出激光线宽为１ｋＨｚ。??可调谐窄线宽激光器输出光信号的光场可由下式表示：??￡?＝?４ｅｘｐ（；＇２＾／０／）?（２－１）??其中４为光载波的幅度，．／〇为光载波的频率。??２．１．２电光调制器??电光调制器是利用某些电光晶体材料的电光效应制成的调制器。电光强度调制??器是利用晶体的电光效应对光信号的强度进行调制的器件，其结构如图２－２所示。??ｗｉ?（０??—Ｌ＿??Ｅｍ?■〈?Ｅａ，??ｎｎ??Ｍｒ）??图２－２马赫曾德尔强度调制器结构示意图??输入、输出光场分别用Ｅ，？（〇、⑷表示，上下臂加载的电信号分别用Ｗｌ（ｆ）、??（ｆ）表示，且％?（／）?＝?Ｒ?ｓｉｎ（２；ｒ／Ｚ?＋仍），其中＾为两臂加载的直流偏置引起的??相位变化，％为两臂加载的驱动信号的幅度，，为两臂加载的驱动信号的频率，奶??为两臂加载的驱动信号的初始相位。??经过马赫曾德尔强度调制器调制后的光场可表示为：??Ｅｍ＝?，?ｉｎ?，?｛ｅｘｐ［ｊｍ，（ｆ，）ｓｉｎ（２ｎｆｙ?＋?＾）?＋?ｊ（ｐｂＡ?＋?ｅｘｐ［；ｍ２（／２）ｓｉｎ（ｌｎｆ２ｔ?＋?（ｐ２）?＋?ｊ＜ｐｉ２］｝??Ｖｉ＋ｒ??（２－２）??其中ｚ为上下两光路的分光比，扎分别为强度调制器两臂上加载的直流偏置引起??的相位变化值，由；ｒＦｗ／Ｐ；，得到，匕为上下两臂的半波电压，为强度调制器??两臂的调制系数，由；ｒＫ／Ｆｍ得到。??电光相位调制器是利用电光晶体的电光效应对光信号的相位进行调制的器件，??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optical Vector Network Analyzer with an Improved Dynamic Range Based on a Polarization Multiplexing Electro-Optic Modulator[J]. 王琪,王文亭,陈伟,刘建国,祝宁华. Chinese Physics Letters. 2017(05)
[2]一种测量光学滤波器参数的低相干方法[J]. 鲁虹伟,李顺斌,陈伟坚,陈迪,周强,李宇波,杨建义. 光电工程. 2012(11)
[3]微波光子学研究的进展[J]. 谢世钟,陈明华,陈宏伟. 中兴通讯技术. 2009(03)
[4]微波光子学发展动态[J]. 周波,张汉一,郑小平,陈锐. 激光与红外. 2006(02)
[5]用FFT进行伪随机序列的频谱计算[J]. 谢中. 南京航空航天大学学报. 1982(04)
博士论文
[1]基于自外差的高速光电子器件频域特性表征技术研究[D]. 王恒.电子科技大学 2018
本文编号：3525936
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２外调制技术产生微波信号??不论光通信还是微波光子学，都需要对光信号进行处理，其中光滤波器［１２】是最??基本的信号处理器件之一，通过光滤波器可以将某一个波长从多个波长中分离出??
理进行分析，??最后给出该方案的仿真以及实验结果。??２．１关键器件及原理??微波光子学的主要思想是将电信号调制到光域并在光域对信号进行处理，最后??利用光电效应将光信号转换为电信号，最基本的微波光子链路由激光器、光电调制??器、光电探测器构成。本节主要介绍微波光子链路中常用的器件，主要包括窄线宽??可调谐激光器、电光调制器以及光电探测器。??２．１．１窄线宽可调谐激光器??窄线宽可调谐激光器是输出光具有谱线宽度窄且频率可连续调谐的激光器。典??型的可调谐窄线宽激光器其结构图如图２－１所示。??■?ｗｍｍ?ｍ?ｍｍ?ｍ％??Ｗｈｉｔｅ?ｎｏｉｓｅ?｜??ｏｐｔｉｃａｌ??■?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ??■?Ｍｕｌｔｉ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ?Ｉ???［７］?■?ＦＢＧ?－?［７１????ＩＴＬＡ?—?—｜—１１１１?ｍ?１１１—?ＶＯＡ?＞??＿｜?凶■丁１??Ｔｕｎａｂｌｅ?ＦＢＧ?ｌｏｃｋｅｄ?［?＿｜??ｔｏ?ＩＴＬＡ?Ｉ??Ｌ?■?■?■?Ｉ??图２－１可调谐窄线宽激光器结构示意图??可调谐窄线宽激光器的输出光信号波长在１５５０ｎｍ的Ｃ波段可调。集成可调激??光器（ＩＴＬＡ）产生高性能连续可被调激光，其输出接多个超窄线宽中心波长的光??７??
?电子科技大学硕士学位论文???纤光栅（ＦＢＧ），进一步窄化激光并抑制白噪声，该激光器输出激光线宽为１ｋＨｚ。??可调谐窄线宽激光器输出光信号的光场可由下式表示：??￡?＝?４ｅｘｐ（；＇２＾／０／）?（２－１）??其中４为光载波的幅度，．／〇为光载波的频率。??２．１．２电光调制器??电光调制器是利用某些电光晶体材料的电光效应制成的调制器。电光强度调制??器是利用晶体的电光效应对光信号的强度进行调制的器件，其结构如图２－２所示。??ｗｉ?（０??—Ｌ＿??Ｅｍ?■〈?Ｅａ，??ｎｎ??Ｍｒ）??图２－２马赫曾德尔强度调制器结构示意图??输入、输出光场分别用Ｅ，？（〇、⑷表示，上下臂加载的电信号分别用Ｗｌ（ｆ）、??（ｆ）表示，且％?（／）?＝?Ｒ?ｓｉｎ（２；ｒ／Ｚ?＋仍），其中＾为两臂加载的直流偏置引起的??相位变化，％为两臂加载的驱动信号的幅度，，为两臂加载的驱动信号的频率，奶??为两臂加载的驱动信号的初始相位。??经过马赫曾德尔强度调制器调制后的光场可表示为：??Ｅｍ＝?，?ｉｎ?，?｛ｅｘｐ［ｊｍ，（ｆ，）ｓｉｎ（２ｎｆｙ?＋?＾）?＋?ｊ（ｐｂＡ?＋?ｅｘｐ［；ｍ２（／２）ｓｉｎ（ｌｎｆ２ｔ?＋?（ｐ２）?＋?ｊ＜ｐｉ２］｝??Ｖｉ＋ｒ??（２－２）??其中ｚ为上下两光路的分光比，扎分别为强度调制器两臂上加载的直流偏置引起??的相位变化值，由；ｒＦｗ／Ｐ；，得到，匕为上下两臂的半波电压，为强度调制器??两臂的调制系数，由；ｒＫ／Ｆｍ得到。??电光相位调制器是利用电光晶体的电光效应对光信号的相位进行调制的器件，??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optical Vector Network Analyzer with an Improved Dynamic Range Based on a Polarization Multiplexing Electro-Optic Modulator[J]. 王琪,王文亭,陈伟,刘建国,祝宁华. Chinese Physics Letters. 2017(05)
[2]一种测量光学滤波器参数的低相干方法[J]. 鲁虹伟,李顺斌,陈伟坚,陈迪,周强,李宇波,杨建义. 光电工程. 2012(11)
[3]微波光子学研究的进展[J]. 谢世钟,陈明华,陈宏伟. 中兴通讯技术. 2009(03)
[4]微波光子学发展动态[J]. 周波,张汉一,郑小平,陈锐. 激光与红外. 2006(02)
[5]用FFT进行伪随机序列的频谱计算[J]. 谢中. 南京航空航天大学学报. 1982(04)
博士论文
[1]基于自外差的高速光电子器件频域特性表征技术研究[D]. 王恒.电子科技大学 2018
本文编号：3525936
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