光電振蕩器的可調(diào)諧性和穩(wěn)定性研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的微波振蕩器相比，光電振蕩器(OEO)利用調(diào)制器和光纖的低損耗等特性將連續(xù)光轉(zhuǎn)換為頻率穩(wěn)定的、高頻譜純度的、低相位噪聲的微波信號(hào)。由于OEO擁有著如此多的優(yōu)點(diǎn)，所以在現(xiàn)代的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文是針對(duì)OEO展開(kāi)研究的，為了獲得高品質(zhì)、高頻譜純度的微波信號(hào)，研究了一種基于相位調(diào)制器和垂直腔面發(fā)生激光器的可調(diào)諧OEO:同時(shí)為了更好的研究OEO所產(chǎn)生的信號(hào)，建立模型詳細(xì)分析了其頻譜穩(wěn)定性。
　　(1)針對(duì)OEO的工作原理和結(jié)構(gòu)以及性

2、能指標(biāo)進(jìn)行了詳盡的分析研究，介紹了目前常用的OEO的結(jié)構(gòu)和性能，并比較了各種方式產(chǎn)生微波信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)和不足。研究表明頻譜穩(wěn)定性和相位噪聲對(duì)OEO所產(chǎn)生的微波信號(hào)的影響比較大。
　　(2)研究了一種基于相位調(diào)制器和垂直腔面發(fā)生激光器的可調(diào)諧OEO，對(duì)其進(jìn)行了詳盡的理論分析和數(shù)值仿真驗(yàn)證。該方案利用相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制，將調(diào)制的光信號(hào)反饋?zhàn)⑷氲酱怪鼻幻姘l(fā)射激光器(VCSEL)內(nèi)，VCSEL相當(dāng)于一個(gè)相移器，在小信號(hào)調(diào)制情況下，當(dāng)調(diào)制信

3、號(hào)的一個(gè)邊帶處于VCSEL的邊模頻率處，該邊帶會(huì)發(fā)生相移，從而打破兩個(gè)邊帶之間的平衡，實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制到強(qiáng)度調(diào)制的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生微波信號(hào)。該種結(jié)構(gòu)的OEO的最大特點(diǎn)是，利用VCSEL構(gòu)成一個(gè)窄帶相移器。利用該窄帶相移器對(duì)相位調(diào)信號(hào)的一個(gè)一階邊帶實(shí)施180度相移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制到強(qiáng)度調(diào)制的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，通過(guò)改變VCSEL的驅(qū)動(dòng)電流可以實(shí)現(xiàn)VCSEL邊模位置的改變，基于此可以實(shí)現(xiàn)OEO的頻率可調(diào)諧輸出，其調(diào)諧范圍可以達(dá)到40GHz以上。
　　

4、(3)研究了OEO的非線性動(dòng)態(tài)頻譜穩(wěn)定性，建立一個(gè)簡(jiǎn)單的OEO系統(tǒng)模型，先簡(jiǎn)單的分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中幾個(gè)器件的作用，然后理論分析了OEO在時(shí)間-頻率上可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的振蕩，并得到穩(wěn)定的微波信號(hào)。我們使用一種非線性動(dòng)力學(xué)方法去研究作為超純信號(hào)發(fā)生器的OEO的確定特征，然而，我們可以看到非線性仍然影響微波包絡(luò)的各種動(dòng)態(tài)，因此引起振蕩器帶寬的不穩(wěn)定。從一個(gè)全微積分模式出發(fā)，我們使用多時(shí)間切割的方式為微波的各種緩慢變化的復(fù)雜的包絡(luò)建立一個(gè)不同時(shí)延的方