科斯塔斯光鎖相環(huán)的研究.pdf

1、光鎖相環(huán)在空間相干光通信與微波光電子學(xué)領(lǐng)域有著重要的用途。在空間零差相干光通信中光鎖相環(huán)被用在接收機中進行光載波的恢復(fù)，用來對接收到的光信號進行相干解調(diào)；在微波光電子學(xué)，利用外差光鎖相環(huán)可以生成高于30GHz的高頻微波，且頻率可調(diào)。光鎖相環(huán)的研究具有重要意義。
　　本論文的主要研究內(nèi)容為光鎖相環(huán)數(shù)學(xué)模型的建立與仿真分析，首先比較了相干光通信中幾種常用的光鎖相環(huán)的優(yōu)缺點，以對激光器線寬需求為依據(jù)，選擇激光器線寬要求低的科斯塔斯光鎖相

2、環(huán)進行了理論分析；建立了環(huán)路的理論數(shù)學(xué)模型，詳細分析了環(huán)路中的各種噪聲對相位誤差方差的影響，計算得到環(huán)路對激光器的線寬要求為5.02×10-4Rb；針對環(huán)路中存在延時的情況進行了分析，得到了環(huán)路的穩(wěn)定性上界，環(huán)路參數(shù)必須小心設(shè)計以避免穩(wěn)定性問題；環(huán)路自然頻率與延時乘積的上界與環(huán)路的阻尼系數(shù)有關(guān)，當阻尼系數(shù)為0.64時，歸一化振蕩頻率有極大值0.74，此時環(huán)路的穩(wěn)定性最好；分析了調(diào)制誤差與光混頻器誤差，誤差會產(chǎn)生很大的直流分量，必須對直流

3、分量進行抑制，否則環(huán)路將不能正常工作；分析了環(huán)路前端帶寬與兩路光不平衡時間差的乘積對平衡探測器的激光器強度噪聲抑制的影響，結(jié)果表明前端帶寬與不平衡時間差乘積必須遠小于0.5，這樣才能較好的抑制強度噪聲；綜合各種因素提出了一種環(huán)路的設(shè)計思路。
　　設(shè)計了一組可行的環(huán)路參數(shù)1=29.7ms，環(huán)路參數(shù)2=22.5μs，K=115Mrad/s，fn≈10KHz，ζ≈0.7，并在simulink中建立仿真模型對環(huán)路的捕獲性能進行了驗證；接著