基于高非线性光纤四波混频的光生微波技术研究

发布时间：2017-07-17 09:16

  本文关键词：基于高非线性光纤四波混频的光生微波技术研究

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【摘要】：高质量的微波信号产生对宽带无线接入网络、软件定义无线电系统和雷达系统至关重要。目前,数十吉赫兹频率的微波信号的产生对传统电子技术仍然是一个挑战。光学方法生成微波信号具有很大的潜力。基于双波长拍频的光外差法,频率可调但频谱纯度不高。基于外调制器倍频的方法具有频率可调、频谱纯度高和系统稳定性好等优点是一个极具吸引力的解决方案。光学倍频的实现也可以通过使用像非线性光纤或半导体光放大器这一类的非线性器件获得。本文研究了基于高非线性光纤中的四波混频效应的光学微波倍频技术。四波混频是三阶非线性效应,具有高速且对数据信号格式透明的优点有着非常广泛的应用。本文主要内容和结果如下。首先,本文介绍了光纤中四波混频效应的原理,并利用四波混频效应来实现微波信号的倍频和变频。介绍了在不考虑泵浦消耗和考虑泵浦消耗的前提下,近似的求解了四波混频的耦合模方程,得到了四波混频的增益谱和色散、光纤长度的关系;当考虑泵浦消耗时,能量随着光纤长度在泵浦波和信号波闲频波之间周期性的流动。当同时考虑简并和非简并四波混频时,光波的能量会在四个波之间流动。其次,利用Optisystem软件模拟仿真了微波信号的倍频和变频方案,利用四波混频效应成功的将30 GHz的微波信号6倍频到180 GHz,将5 GHz的微波信号12倍频到60 GHz。成功的实现了微波信号的6倍频和12倍频。最后,在微波变频方面,将30 GHz的高频变到了10 GHz的低频,并且在30 GHz载有数字信号的情况下实现了信号从30 GHz到10 GHz的低误码率传输。最后,搭建实验系统以验证微波信号频率转换方案。在倍频实验中获得了18GHZ(原始微波信号的6倍)和12 GHz的微波信号(原始微波信号的12倍)。在微波变频中,成功的把26 GHz的信号下变频到4 GHz。
【关键词】：四波混频 高非线性光纤 光生微波
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN015;TN253
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究意义与背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 光注入锁定12-13
• 1.2.2 光锁相环技术13-14
• 1.2.3 外调制技术14
• 1.2.4 非线性效应14-16
• 1.2.5 双波长单纵模激光器16-17
• 1.3 本文的主要内容17-19
• 第二章 高非线性光纤中四波混频的基础理论19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 光纤中四波混频效应19-21
• 2.3 四波混频的耦合模方程21-24
• 2.4 四波混频耦合方交叠程的近似求解24-25
• 2.5 四波混频的泵浦消耗25-32
• 2.6 简并四波混频和非简并四波混频32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 光生微波的仿真研究34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 单泵浦的增益谱仿真34-36
• 3.2.1 泵浦波长和零色散波长的差和增益的关系35-36
• 3.2.2 光纤长度和带宽的关系36
• 3.3 双泵浦增益谱仿真36-37
• 3.4 微波倍频仿真37-47
• 3.4.1 六倍频39-42
• 3.4.2 十二倍频42-43
• 3.4.3 基于高非线性光纤四波混频的微波混频43-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 光生微波的实验研究48-60
• 4.1 四波混频效率研究48-50
• 4.2 微波信号的倍频研究50-55
• 4.2.1 微波信号六倍频的实验研究50-54
• 4.2.2 微波信号的12倍频研究54-55
• 4.3 微波变频的实验研究55-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 总结和展望60-62
• 5.1 本文的工作总结60
• 5.2 未来工作展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68

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本文编号：552912