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高性能可重构的双通道微波光子滤波器

高性能可重构的双通道微波光子滤波器

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作者：秦渝南京邮电大学

学位级别：硕士

微波光子滤波器是微波光子学应运而生的一种高性能的器件,其广泛应用于光通信,传感及雷达探测等国防与军工领域里。相较于传统的电滤波器,其利用光电调制器,将微波信号加载到光载波上,再利用光学器件对微波信号进行传输和处理,最后利用... 详细信息

微波光子滤波器是微波光子学应运而生的一种高性能的器件,其广泛应用于光通信,传感及雷达探测等国防与军工领域里。相较于传统的电滤波器,其利用光电调制器,将微波信号加载到光载波上,再利用光学器件对微波信号进行传输和处理,最后利用光电探测器,转化为电信号进行输出,具有高性能、保密性强、工作频段宽、损耗低、抗电磁干扰能力强、可灵活重构、成本低等巨大的优势。本文首先介绍可微波光子学及其在滤波器方向的应用,综述了微波光子滤波器的国内外研究现状以及近年来的发展情况,同时介绍了微波光子滤波器的主要使用到的光学器件,并且详细的展示了微波光子滤波器的基本原理及其重要的性能参数。在此基础上,提出了两个高性能可调谐的双通道微波光子滤波器,并进行了理论仿真和实验验证。论文的具体工作如下:提出了一种基于双偏振双驱动马赫-曾德调制器(DP-DDMZM)和相移光纤布拉格光栅(PS-FBG)的双通道可重构微波光子滤波器,运用了Matlab进行模拟仿真,并进行了实验验证。对DP-DDMZM进行适当的偏置可作为载波抑制单边带(SSB)调制器或等效相位调制器(E-PM),利用PS-FBG的陷波抑制相位调制或准单边带信号的一个边带实现单通带或单陷波滤波器。分别实现了三种微波光子滤波器:单通带双端口滤波器、单陷波双端口滤波器和单通带与单陷波混合端口滤波器。单通带频率响应的抑制比超过20 d B,单陷波频率响应的抑制比超过35 d B。实验中获得了在0-18 GHz范围内单通带和单陷波频率响应的调谐范围。提出了一种基于双驱动马赫-曾德调制器(DDMZM)和具有低双折射的保偏相移光纤布拉格光栅(PM-PSFBG)的大带外抑制可重构微波光子滤波器,运用了Matlab进行模拟仿真,并进行了实验验证。具有低双折射的PM-PSFBG拥有相互正交且有效折射率略微不同的快、慢轴。当相位调制信号或单边带调制信号与PM-PSFBG的快轴或慢轴成45°时,PM-PSFBG的快轴与慢轴分别与偏振分束器(PBS)的两个主轴对齐,可以实现具有轻微频率差的两个单通带滤波器或两个单陷波滤波器。通过适当调整PC以使偏振方向、PMPSFBG和PBS的主轴满足一定的角度关系,通过两个滤波器响应相减,可以获得性能改进的大带外抑制比的单通带滤波器。

关键词：微波光子滤波器双偏振双驱动马赫-曾德调制器保偏相移光纤布拉格光栅微波信号处理

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