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基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光

作者:聞史紀實

基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究

近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光通信系統、光纖傳感、微波光子學以及相控陣雷達等領域均有巨大的應用潛力。

随着光纖傳感的不斷發展,多個目标、多種實體量的複雜情況下的測量需求也在逐漸提升。

多載波光纖光源恰好可以同時提供多路複用傳感網絡中所需的多個不同的工作波長(頻率),是以多載波光纖光源在光纖傳感領域的應用逐漸引起人們的重視。

随着軍用科技的飛速發展,相控陣雷達憑借其掃描速度快、抗幹擾能力強、可靠性強、成本低、部署方式靈活等獨特優勢,正逐漸取代傳統機械掃描雷達。

在相控陣雷達系統中,光真延時技術可以有效解決傳統移相器中雷達信号瞬時帶寬受限的問題,同時可以避免電磁幹擾,提高雷達的穩定度和安全度,是以逐漸成為該領域的研究熱點。

使用頻率間隔固定的多載波光纖光源,通過調諧延時元件的群延時斜率來改變各個頻率的光載波獲得的延時量,即可實作真延時系統延時量的調諧。

多載波光纖光源的輸出載波個數直接決定了光真延時系統能夠支援的雷達陣元個數,光源的頻率間隔則決定了延時差的大小和相控陣雷達的波束指向角。

是以,多載波光纖光源在光真延時系統中延時元件數量少、延時量誤差小的優勢便展現出來。

基于腔外調制的多載波光纖光源主要是利用調制器對單波長種子光在腔外進行調制,進而産生新的邊帶,實作多載波的輸出。

腔外調制是在雷射形成後再進行調制處理,是以調制過程不受雷射振蕩建立時間的限制,也不會影響雷射振蕩的形成,可以避免破壞雷射本身的相幹特性。

光電振蕩器(Optoelectronicoscillator,OEO),是一種利用光子代替傳統振蕩器中的電子,利用光學技術實作儲能和濾波,進而實作将光能轉換為微波能量的新型振蕩器。

近年來,國内外研究者們考慮到OEO低相噪,高品質因數,高頻譜純度等獨特優勢,提出了利用光電振蕩器産生驅動調制器的射頻信号,進而搭建可以自振蕩的多載波光纖光源。

雙平行馬赫曾德調制器(DPMZM)是循環移頻環路(RFSL)中的核心器件,它在射頻信号驅動下對光載波的移頻功能是實作本文多載波光信号輸出的關鍵所在。

是以本節從DPMZM的結構入手,理論分析DPMZM對光載波的調制結果,并研究其實作光載波移頻的原理和條件。

循環移頻産生多載波輸出的原理研究:分析射頻信号驅動雙平行馬赫曾德調制器(DPMZM)對光載波實作移頻的原理。

分析在外加射頻信号的驅動下,利用循環移頻産生多載波輸出的原理;并分析了多載波相位噪聲的主要來源。

OEO的主要工作原理研究:理論分析了光電振蕩器(OEO)的起振條件;分析OEO輸出射頻信号的頻率以及相位噪聲等重點參數;闡述光學遊标效應對輸出信号的優化作用。

自振蕩多載波光纖光源的方案設計:将循環移頻與光電振蕩相結合,設計了自振蕩多載波光纖光源的方案,研究了自振蕩多載波光源形成自振蕩輸出的過程和原理,并分析了光源在降低相位噪聲、實作小型化等方面的主要優勢。

在重點實驗裝置的尺寸上,自振蕩多載波光源的體積明顯小于外加射頻驅動的多載波光源;自振蕩多載波光源10kHz頻偏處的相位噪聲也低于外加射頻驅動的多載波光源。

是以,利用光電振蕩理論搭建的自振蕩多載波光纖光源在系統小型化和相位噪聲表現上有顯著優勢。

但是,在載波數目方面,外加射頻驅動的多載波光源的最大載波數目比自振蕩多載波光纖光源的要多,在實驗中,射頻源提供的射頻信号功率為20dBm,而OEO産生的射頻回報信号功率最高隻有12.97dBm。

最後進行了自振蕩多載波光纖光源的理論與實驗研究。

将循環移頻與光電振蕩技術相結合,理論分析了基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源的運轉機制與工作過程,并說明了其優勢所在。

實驗搭建了基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源,成功實作了脫離外加射頻驅動信号的情況下的自振蕩多載波輸出。

研究了光譜範圍、光纖長度、光路的偏振态和DPMZM的單邊帶調制狀态對輸出信号的品質的影響,并分析了輸出信号品質随上述實體量的變化規律。

基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光
基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光
基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光
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基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光
基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光
基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光
基于循環移頻和光電振蕩的自振蕩多載波光纖光源研究近年來,國内外研究者對多載波光纖光源的應用進行了諸多研究,研究表明其在光

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