光电振荡器是一种采用光电结合方式的新型微波频率源,其利用光学长时储能,可以实现极低相位噪声的信号输出。文章研究了光纤中散射噪声对光电振荡器相位噪声的影响,重点介绍了基于相位调制等效展宽激光线宽,抑制布里渊散射噪声架构,通过理论公式推导以及实验验证,表明了上述架构可极大改善光电振荡器的相位噪声。实验中采用调制频率为50MHz、调制幅度为3.1的相位调制信号对激光线宽进行等效展宽,得到在10GHz频率下为-157.3dBc/Hz@10kHz的极低相位噪声信号输出。
相位调制 激光线宽 极低相噪 光电振荡器 phase modulation laser line-width ultra-low phase noise optoelectronic oscillator
功率是微波信号的基本参数之一。传统的功率测量方法受限于同轴电缆传输损耗大、体积大等因素, 难以适应分布式长距离组网应用。文章提出基于电光转换的微波功率测量方法, 将微波功率测量转换为对光边带抑制比的测量。分别分析了采用相位调制和强度调制的电光转换方法时, 微波功率与光边带抑制比之间的映射关系。实测对比了测量值与理论计算值之间的符合性。该方法经过电光转换后, 可以采用光纤传输信号, 进行长距离远拉测试, 在分布式长距离组网中具有较好的应用前景。
微波功率测量 电光调制 微波光子技术 microwave power measurement electro-optic modulation microwave photonics
常规的微波光子系统采用强度调制方式实现微波信号的电光转换, 由于调制器采用马赫-曾德尔干涉结构(MZI), 系统性能不仅受到自身正弦响应特性的制约, 而且需要进行偏置点控制, 因此存在动态范围受限、系统控制复杂以及3dB固有损耗带来的效率不足的问题, 而采用相位调制可避免该问题。围绕相位调制光传输链路, 为了完成相位调制信号的光电解调, 文章提出采用薄膜滤波器通过边带抑制与边带选通两种方式实现相位调制到强度调制的转换, 并分析了链路射频性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了相位调制与常规强度调制链路之间的传输特性, 通过分析可知, 在相同链路配置条件下, 相位调制链路具有更高的传输效率, 而且光滤波带来的均衡作用, 使得相位调制链路的3dB带宽比强度调制链路大两倍。
电光相位调制 模拟光传输 相位调制到强度调制转换 微波光子技术 electro-optic phase modulation analog optical transmission phase modulation to intensity modulation conversio microwave photonics
1 中国电子科技集团公司第四十四研究所,重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第十四研究所,江苏 南京 320100
当前分立光子器件的体积和成本严重制约着微波光子技术在雷达系统中的应用。受限于当前的集成能力和材料体系,微波光子单片集成芯片短时间内难以实现工程应用。为满足雷达等应用场景对高集成微波光子器件的迫切需要,研制了一种新型小型化高集成光收发组件。该组件采用光电异构集成封装技术,将MZM调制器芯片、微波芯片、探测器芯片以及光环形器、波分复用器进行高度集成,单模块体积仅为85 mm×35 mm×10 mm,与传统MZM调制器体积相当。实验结果表明,其性能可与传统分立元器件相媲美。在6~18 GHz范围内,组件能够实现±1.5 dB的平坦度,上行能够实现18 dB以上的增益,下行能够实现−1 dB以上的增益,且链路噪声系数小于30 dB,平面化、小型化设计使其能够应用于相控阵雷达、电子战等多种应用场景,具有广阔的应用前景。
光电异构集成 小型化 宽带 微波光子 photoelectric hybrid integration miniaturization broadband microwave photons 红外与激光工程
2021, 50(6): 20200513
1 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
2 模拟集成电路重点实验室, 重庆 400060
针对相位调制微波光链路线性解调困难的问题,开展了基于锁相环高线性相位解调方法的理论研究。建立了详细的链路模型,充分考虑噪声和非线性畸变的影响,推导得到了链路关键参数的变化趋势。同时结合实际链路器件参数,完成了链路关键参数的仿真研究。结果显示,基于锁相环,在200MHz的射频频率下,链路动态范围可达到127dB·Hz2/3,较传统强度调制方法提升近20dB,为大动态微波光子链路实验应用提供了一定的理论参考。
微波光子 相位调制 光锁相环 大动态范围 雷达系统 microwave photonics phase modulation optical phase locked loop large dynamic range radar system
针对模拟微波光子链路中附加相位噪声对微波信号相位噪声的恶化问题,详细研究了光链路中白噪声及有色噪声的产生机理,建立了光链路的附加相位噪声理论模型,阐述了附加相位噪声的变化规律,并通过实验证实了模型的正确性。同时针对本振信号的多路光分配典型应用,提出了EDFA 辅助的附加相位噪声优化措施。实验结果表明所提出的相位噪声模型能够有效地应用于微波光子链路,能对附加相位噪声的分析和优化提供理论依据,具有较大的工程指导意义。
微波光子学 光链路 相位噪声 附加相位噪声 microwave photonics optical links phase noise addictive phase noise
研究并求解了热效应条件下的半导体激光器的速率方程。在经典速率方程的基础上, 通过引入热效应特性, 得到了带温度参量修正的速率方程组, 然后利用Simulink软件工具, 对该非线性微分方程进行仿真求解, 最后以某分布反馈激光器的参量为例, 得到了不同偏置点、不同调制信号及不同温度条件下速率方程的瞬态解, 并据此分析了弛豫振荡、频率啁啾等特性。仿真求解结果符合该型激光器的瞬态特性, 为该型激光器设计制造和应用选型提供了一定的参考。
半导体激光器 速率方程 瞬态特性 弛豫振荡 频率啁啾 semiconductor laser rate-equation transient performance relaxation oscillation frequency chirp Simulink Simulink
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
2 重庆光电技术研究所, 重庆 南坪 400060
荧光光谱分析是一种重要的测试手段。近年来,基于光纤探针的荧光测试技术成为研究热点,这种方法具有高效、微观、实时、原位、体积小易集成等优势。简要综述荧光分析原理、光纤探针中激光发射与荧光收集的空间传导理论,以及光纤荧光探针的典型结构与制备,总结了应用于生物、环境和食品安全领域的研究状况。最后,对光纤荧光探针的发展趋势进行了展望。
激光光学 光纤探针 荧光 传导理论 探针结构 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 010003