基于受激布里渊散射的宽带微波光子移相器基础研究

作     者：杨其昊 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张旨遥

授予年度：2016年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：微波光子移相器 受激布里渊散射 慢光效应 快光效应 

摘      要：微波移相器主要用于实现微波信号的相位控制,在相干检测、电光采样等系统中有着广泛应用。近年来,随着相控阵系统的高速发展,微波移相器作为其核心部件,要求具有大带宽、大相移范围、输出信号稳定、体积小、重量轻等特点,传统的电子移相器方案已经很难满足上述需求。微波光子移相器充分利用了光子技术带宽大、速度快等特点,被认为是解决电子移相器瓶颈的有效技术途径之一,近年来受到了越来越多的关注。本文对基于受激布里渊散射(SBS)效应的宽带微波光子移相器进行了研究。通过对光纤中受激布里渊散射效应进行理论分析,研究了布里渊慢光和快光效应的幅频和相频特性;提出了一种基于布里渊快／慢光结合的宽带微波光子移相器方案,建立数学模型对其相移特性进行了理论分析和数值仿真,设计并搭建了实验平台;实验结果表明该微波光子移相器能够在1-4GHz频率范围内实现相移量360。的连续调谐,并且具有低功率波动的特点。论文的主要内容如下：1.对微波移相器的应用进行分析,研究了微波光子移相器的性能,重点研究了基于受激布里渊效应的微波光子移相器研究现状。2.通过对布里渊散射原理分析,研究了光纤中的受激布里渊散射过程,并基于波动方程推导了描述光纤中受激布里渊散射效应的光波-声波耦合方程组。对光纤中布里渊慢光和快光效应进行研究,分析了斯托克斯光在慢光和快光效应过程中的幅频及相频特性并进行了数值仿真。3.研究了光纤中布里渊快/慢光结合的物理过程,并对斯托克斯光的幅频及相频特性进行了分析和仿真;基于此过程,提出了一种具有大带宽、大相移范围、低增益起伏的微波光子移相器方案;搭建实验平台对光纤中的布里渊增益谱进行了测量,实验验证了该移相器能对1-4GHz的微波信号实现360°相移;对调频和调功率两种相移量控制方法的移相性能进行了研究。4.对影响相移效果的物理因素进行了研究。实验结果表明为了使输出微波信号达到较高的信噪比和较低的功率波动,信号光的边带抑制比需要大于30dB且信号光功率应处于1.2mW范围内：分析了光纤群速度色散对移相效果的影响,并研究了降低群速度色散的方法;此外还研究了泵浦光和斯托克斯光的偏振状态对移相效果的影响。