基于布里淵光纖激光器的光生微波信號的研究.pdf

1、光波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器的出現(xiàn)使得光纖通信得到迅速發(fā)展。光纖通信的特點是體積小、重量輕，在波長、頻率、空間上可多路合成，易于分解。并且光纖通信具有損耗低，抗電磁干擾，超寬帶（>40THz）和無有害輻射等優(yōu)點。但是，光纖通信設(shè)備具有可移動性不高的缺點，隨著光纖傳輸速率的不斷提高，在光纖通信系統(tǒng)中，光發(fā)射部分和接收部分都需要采用微波技術(shù)。
　　近年以來，由于微波通信技術(shù)的發(fā)展，人們對無線通信容量的需求也在不斷增加。微波信號容易重

2、構(gòu)，可以在任意方向上發(fā)射，并且能夠?qū)崿F(xiàn)與手提和移動設(shè)備的互聯(lián)。但是，如果單純用電子技術(shù)來實現(xiàn)微波信號，在技術(shù)上很難做到，并且整個成本也比較高昂。如果用光學(xué)方法來產(chǎn)生微波，則可以避免這個問題，并且成本也相對小很多。
　　用光學(xué)方法產(chǎn)生微波信號，即光生微波是微波光子學(xué)領(lǐng)域中的一個重要的研究方向。通常，光生微波基于光外差法的光學(xué)拍頻技術(shù)，用兩束具有不同頻率的光波進行拍頻來產(chǎn)生微波頻率信號，它們的頻率差值即為微波信號的頻率，因此光生微波的

3、頻率可達(dá)極高頻率（THz），這取決于拍頻用的光電探測器的帶寬。所以，光生微波技術(shù)在寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)（ROF），毫米和亞毫米雷達(dá)系統(tǒng)，和軍事上有很廣泛的應(yīng)用前景。
　　光纖中的受激布里淵散射，一直受到人們的廣泛關(guān)注。光纖中的布里淵增益譜很窄，約30MHZ（與光纖的材料有關(guān)），布里淵的閾值也很低，很容易產(chǎn)生受激布里淵光，構(gòu)成的布里淵激光器是利用光纖中的非線性效應(yīng)，利用聲子的作用，使泵浦光與斯托克斯（Stokes）光之間實現(xiàn)能量交換。這

4、種機制利用聲波阻尼與諧振腔反饋的特征，對噪聲具有抑制作用。產(chǎn)生的布里淵激光器出射的線寬也非常窄（KHz量級）。若利用斯托克斯光進行拍頻，得到的微波信號線寬窄，噪聲小，微波質(zhì)量較高。
　　本論文的主要工作是利用布里淵光纖激光器產(chǎn)生微波頻率信號，最后對微波信號的處理--微波光子濾波器的研究工作作了簡要介紹。我們的主要研究工作包括：
　　1、研究了利用級聯(lián)布里淵光纖激光器產(chǎn)生精密可調(diào)諧微波頻率信號。布里淵激光器由同一個激光器泵浦產(chǎn)

5、生級聯(lián)斯托克斯激光輸出，因級聯(lián)斯托克斯光頻率同步漂移，可以消除因溫度等因素引起的泵浦激光頻率漂移與布里淵頻率漂移對微波信號頻率的影響。并且我們采用10.3米的短腔結(jié)構(gòu)，使激光器穩(wěn)定工作在單縱模狀態(tài)。產(chǎn)生的微波信號線寬約為2.8KHz，比之前的一些研究的線寬窄化近三個數(shù)量級，并且微波頻率信號的穩(wěn)定性高。
　　2、研究了利用光纖的應(yīng)力效應(yīng)及布里淵激光器的頻率牽引效應(yīng)，通過控制光纖應(yīng)力（拉伸光纖），可以實現(xiàn)微波信號頻率調(diào)諧范圍為273M

6、Hz，可以在一個自由頻譜（19.8MHz）范圍內(nèi)，實現(xiàn)9.6MHz的頻率連續(xù)可調(diào)，調(diào)諧精度為100KHz。
　　3、研究了利用多波長布里淵激光器產(chǎn)生步進可調(diào)諧光生微波信號。每一階斯托克斯光之間的頻差為～11GHz，都工作在單縱模狀態(tài)。分別通過一個固定波長的光纖布拉格光柵（FBG）與一個可調(diào)諧的FBG，我們可以濾出任意兩階斯托克斯光，得到頻率步進可調(diào)諧的微波信號。微波信號具有高穩(wěn)定性沒有任何穩(wěn)頻裝置，并且線寬小于2KHz。