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相位调制微波光纤传输技术与应用研究

相位调制微波光纤传输技术与应用研究

作者：王勐大连理工大学

学位级别：硕士

微波光子学是信息技术领域中的一门新兴交叉学科,基于该学科发展的微波光子技术融合了光子技术的大带宽、低损耗、可复用、抗电磁干扰等优势和微波技术的高灵活、广覆盖、可移动等优势,在军事国防和民用通信等领域具有广阔的应用前景,... 详细信息

微波光子学是信息技术领域中的一门新兴交叉学科,基于该学科发展的微波光子技术融合了光子技术的大带宽、低损耗、可复用、抗电磁干扰等优势和微波技术的高灵活、广覆盖、可移动等优势,在军事国防和民用通信等领域具有广阔的应用前景,相关研究受到国内外科研人员的极大关注,并取得重要进展。本论文以电光调制为基础,以相位调制技术在微波光子学领域中的应用为目标而开展研究工作。对光学相位调制的基本原理、调制器工作特性、相位调制微波光纤传输技术以及相位调制光子微波频率瞬时测量等方面进行了理论分析与实验研究。主要完成了以下几个方面的工作：1.集成波导光学相位调制器的半波电压测量。对集成波导光学相位调制器的工作特性进行了研究,基于微波光调制的频谱特性,对不同微波频率下调制器的半波电压进行了测量,得到了实验中所用光学相位调制器在3GHz到8.5GHz微波信号调制下的半波电压数据,为相位调制技术的应用提供了有益参考。2.相位调制微波光纤传输技术研究。在相位调制微波光纤传输理论分析的基础上,针对相位调制微波光纤传输无法直接探测恢复微波信号的问题,分别研究了布拉格光纤光栅单边带滤波和啁啾光纤光栅色散补偿两种方法,来实现相位调制微波信号的长距离光纤传输与信号恢复,实验上分别实现了13.86GHz微波信号的40kmm以及17.64GHz微波信号25km单模光纤的有效传输,并对不同调制速率下的微波光纤传输性能进行了测试分析。3.基于相位调制的光子微波频率瞬时测量。针对传统电学方法在实现宽带微波频率瞬时测量中存在的电子瓶颈和带宽限制问题,研究了一种基于相位调制微波光纤传输技术的微波频率瞬时测量方法,并提出了拓宽可测微波频率范围和提高测量分辨率的措施。实验上获得可测微波频率范围12GHz-20GHz,测量误差小于±0.5GHz。

关键词：微波光子学相位调制微波光纤传输光纤色散频率测量

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微波光学处理及其光纤传输技术的研究

微波光学处理及其光纤传输技术的研究

作者：董佳鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本课题属微波无线通信与光纤有线通信系统交叉学科。目前在有线通信系统中处于骨干地位的光纤通信中传输的是数字基带信号,在无线接入用户迅速增多的今天,出于简化基站、增加终端、降低成本的需求,本文探讨并研究了如何在光纤通信网络... 详细信息

本课题属微波无线通信与光纤有线通信系统交叉学科。目前在有线通信系统中处于骨干地位的光纤通信中传输的是数字基带信号,在无线接入用户迅速增多的今天,出于简化基站、增加终端、降低成本的需求,本文探讨并研究了如何在光纤通信网络中传输微波的方法。通过分析光纤通信网络中传输基带信号、中频微波信号、射频微波信号三种不同的系统结构,描述了副载波频率域基站简化程度的关系。鉴于光电器件的迅猛发展,光学器件的响应速度、精确度、抗噪能力以及加工成本都优于电子器件。本课题以简化模型的方式,分析了光纤布拉格光栅和基于铌酸锂晶体材质的马赫曾德尔调制器的工作原理,并推导了抑制光载波传输边带信号的原理。选用了两种关键的非线性器件进行了微波倍频,分别是电光相位调制器和电吸收调制器。链路仿真中各个信号检测器的图样,可以有效地分析出光信号和电信号在经过了各个器件之后的变化。在相位调制器模型中,以0d Bm W电平的1550nm光信号功率和1V的20GHz微波信号输入,最终输出的40GHz信号电平值为-40d Bm W。接下来用电吸收调制器取代了相位调制器,得到了明显不同的结果,高阶次的频率分量数目众多。在经过了光电探测器之后,最终输出了电平值为-50d Bm W的40GHz信号。采用电吸收调制器更适用于产生高倍数的倍频微波。真实的光载无线电通信系统需要将光放大器和光纤考虑在内。本文中,首先通过简单的马赫曾德尔调制器模型验证了ROF系统的工作性能。鉴于无线局域网络中IEEE 802.11b和802.11g的标准,本文设计了一个同步传输数字信号与模拟信号的ROF通信系统链路,通过对比接收波形与原始波形可知,实现了数字信号的有效传输,并提取了模拟信号。此外,本文又将相位调制与马赫曾德尔调制器结合起来,实现了1Gbit/s数字信号的传输,仿真结果中误码率低于10-42,是一个可用的ROF通信系统。

关键词：基站简化微波光纤传输微波倍频马赫曾德尔调制器相位调制光载波抑制

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聚合物波导微环陷波滤波器研究

光学学报 2013年第7期33卷 31-37页

作者：韩秀友王凌华王瑜邹品谷一英王锦艳蹇锡高赵明山大连理工大学物理与光电工程学院辽宁大连116024 大连理工大学光子技术研究中心辽宁大连116024 大连理工大学化工学院辽宁大连116024

分析了全通型波导微环的滤波响应特性,该波导微环在耦合系数与微环周损耗满足临界耦合条件时可以实现陷波滤波功能。设计并制备了跑道形聚合物液态聚倍半硅氧烷(PSQ-L)波导微环谐振器。基于其陷波滤波功能,实现了14.35GHz准单边带微波... 详细信息

分析了全通型波导微环的滤波响应特性,该波导微环在耦合系数与微环周损耗满足临界耦合条件时可以实现陷波滤波功能。设计并制备了跑道形聚合物液态聚倍半硅氧烷(PSQ-L)波导微环谐振器。基于其陷波滤波功能,实现了14.35GHz准单边带微波信号在长为25km的光纤中传输,有效抑制了光纤色散导致的微波功率衰减问题。为进一步提高陷波滤波的灵活性,采用马赫-曾德尔干涉(MZI)结构代替传统定向耦合器。通过改变干涉臂和环波导上加热电极的功率实现了微环耦合状态(过耦合、临界耦合、欠耦合)与谐振波长的灵活调谐,最大陷波深度为12dB,波长调谐效率为8.2pm/mW。

关键词：集成光学聚合物波导微环陷波滤波微波光纤传输

利用DFB激光器非线性的高线性射频光传输链路

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红外与激光工程 2016年第8期45卷 51-55页

作者：康子建谷一英朱文武范峰胡晶晶赵明山大连理工大学物理与光电工程学院辽宁大连116023

提出了一种利用分布反馈DFB(Distributed Feedback laser)激光器的非线性对射频光传输系统动态范围进行优化的方案。实验研究了半导体分布反馈激光器的非线性,基于实验结果分析了DFB激光器的偏置电流与线性性能的关系。在此基础上建立... 详细信息

提出了一种利用分布反馈DFB(Distributed Feedback laser)激光器的非线性对射频光传输系统动态范围进行优化的方案。实验研究了半导体分布反馈激光器的非线性,基于实验结果分析了DFB激光器的偏置电流与线性性能的关系。在此基础上建立了对马赫曾德外调制(Mach-Zehnder modulator,MZM)射频光传输系统线性优化方案。实验结果表明,该实验系统有效抑制了系统三阶交调量,系统的动态范围得到改善,当输入射频信号中心频率4 GHz,双音号间隔10 k Hz时,三阶交调失真抑制23.1 d B,无杂散动态范围提高8.68 d B。

关键词：分布反馈激光器三阶交调微波光纤传输无杂散动态范围

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光波技术在天线雷达领域的应用

激光与红外 1997年第4期27卷 200-204页

作者：潘仲琦张汉一郭奕理周炳琨清华大学电子工程系北京100084

近年来，光波器件和光纤技术在天线、雷达及电磁场测量等领域的应用受到普遍的重视和关注，本文详细介绍了微波信号的光载波传输技术、微波相位光外差控制技术和雷达波束光学实时延迟控制技术，对其工作原理、技术特点及应用方向作了简... 详细信息

近年来，光波器件和光纤技术在天线、雷达及电磁场测量等领域的应用受到普遍的重视和关注，本文详细介绍了微波信号的光载波传输技术、微波相位光外差控制技术和雷达波束光学实时延迟控制技术，对其工作原理、技术特点及应用方向作了简要分析。

关键词：天线相控阵雷达光载波传输雷达微波光纤传输

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基于微波光子学的变频技术研究

基于微波光子学的变频技术研究

作者：张淑娟大连理工大学

学位级别：硕士

微波光子变频技术广泛地应用于现代社会的各个领域,如宽带无线接入、卫星通信、智能交通、电子对抗等等。利用微波光子变频技术可以在光域上对信号进行频率转换,克服了传统微波技术中需要多次变频的局限性,并且具有抗电磁干扰、抗本振... 详细信息

微波光子变频技术广泛地应用于现代社会的各个领域,如宽带无线接入、卫星通信、智能交通、电子对抗等等。利用微波光子变频技术可以在光域上对信号进行频率转换,克服了传统微波技术中需要多次变频的局限性,并且具有抗电磁干扰、抗本振泄露、变频增益高等优势。目前光子变频技术已成为国内外的研究热点,在通信等领域逐渐呈现出强大的竞争力。本文首先介绍了基本的微波光子变频链路结构,分析了基于级联强度调制器变频方案的工作原理,并在此基础上提出了新的变频方案。将双输出马赫增德尔调制器(Dual Output MZM)作为第一级调制器,在最小工作点将输入信号调制上去,两路输出中一路只有载波和偶数阶谐波,输出功率较大,另一路则只有奇数阶谐波。在输出功率较大的一路级联MZM并调制本振信号,最后将两路信号进行混合,在光电探测器拍频后得到变频信号。在变频实验中,为了减小由两路光信号的时间不平衡导致的功率抖动,加入了光纤布拉格光栅滤除其中的一个边带。根据光纤滤波的位置不同分为三种变频结构:基于合路后滤波的下变频方案、基于合路前滤波的下变频实验方案和合路前滤波的上变频实验方案。实验结果表明,基于合路前滤波的上变频增益最高(除去光电探测器的放大增益),约为-45.5dB,这相对于级联调制器的变频增益提高了不少,其无杂散动态范围也最好,为99.6dB·Hz2/3,而较高的变频增益和无杂散动态范围是一个微波变频系统的关键。滤除边带后的光信号变成了单边带,因此这三种变频结构的变频信号在经过长距离光纤的传输后,其功率没有出现因色散而产生的周期性衰落,并且误差矢量幅度基本低于15%,可以满足传输基本要求。

关键词：微波光子变频双输出马赫增德尔调制器微波光纤传输

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面向宽带无线通信的微波光子上变频技术研究

面向宽带无线通信的微波光子上变频技术研究

作者：彭昊良大连理工大学

学位级别：硕士

随着无线通信容量和传输速率需求的增加,传统微波通信系统面临着很大的技术挑战,高频微波信号传输损耗高,电磁兼容性差等问题日益严重,而微波光子学技术可以有效地解决上述问题。微波光子学作为一个典型的交叉学科产物,具有无线通信和... 详细信息

随着无线通信容量和传输速率需求的增加,传统微波通信系统面临着很大的技术挑战,高频微波信号传输损耗高,电磁兼容性差等问题日益严重,而微波光子学技术可以有效地解决上述问题。微波光子学作为一个典型的交叉学科产物,具有无线通信和光子技术两方面的优势,被广泛的应用在下一代宽带无线接入网络、雷达、卫星通信系统、传感器网络、电子对抗系统中。而微波光子变频作为其中的一个重要技术,能够在光域上实现超宽带变频,并且具有降低电磁干扰、能够实现远距离传输等优点。本论文从微波光子变频这一重要技术入手,详细地分析和论证了微波光子变频在现代通信、智能交通系统以及微波光纤传输系统中的重要意义,之后通过对微波光纤传输系统的理论分析,优化了微波光子变频系统的变频性能;并结合波分复用技术,设计了微波光子多频变频系统。本论文主要完成了以下工作：首先,对微波光子变频技术应用背景以及技术特点进行了详细地介绍,指出了微波光子变频在现代信息技术领域中良好的应用前景;其次,对微波光子变频系统进行了模拟建模,并分析了系统各个变量对变频性能的影响,在此基础上,对光子变频系统增益、载噪比劣化(小于1dB)、误差矢量幅度(小于17.5%rms)、杂散抑制比(大于50dB)等关键指标进行分析评价;再次,设计了一种采用级联调制的微波光子变频系统,结合系统模型,对系统通信性能进行分析和优化,通过实验验证,优化后系统增益达到-13dB,在满足变频系统指标的情况下,最小输入中频信号为-28dBm,杂散抑制比为65.737dB,实现了对微波光子变频系统的优化;最后,将变频技术与波分复用技术相结合,实现了多频变频系统。实验结果表明,在保证良好的通道一致性的条件下,系统变频增益为-10.5dB。在1Mbps时,输入中频信号动态范围为30dB左右,有着良好的通信性能。对于EVM值,有着相似的结果;为了探究变频方案的实用性,结合中心站与基站之间的信道情况,采用30km光纤进行信号传输,达到了预期效果。论文中的变频方案,有着良好的应用性,为未来的通信业务提供了一种低成本、高稳定性、超大带宽的变频解决方案。

关键词：微波光纤传输微波光子变频多频变频

基于DFB激光器非线性效应的高线性射频光传输链路

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基于DFB激光器非线性效应的高线性射频光传输链路