广东工业大学信息工程学院，广东 广州 510006
提出一种可重构微波光子混频器的设计与研究方案，该方案仅通过改变驱动信号和直流偏置电压，即可重构生成线性调频信号、变频信号或移相信号。其中，生成的线性调频信号具有三个波段，带宽最高可提高四倍；上、下变频信号可同时生成；获得的移相信号相位可在0~360°连续调谐。仿真结果表明，该方案可生成频率11 GHz和带宽2 GHz、频率18 GH和带宽4 GHz，以及频率29 GHz和带宽2 GHz的线性调频信号，脉冲压缩性能良好；可同时生成频率32 GHz的上变频信号以及8 GHz的下变频信号，电杂散抑制比高于30 dB；亦可生成0~360°相位连续可调的移相信号，且功率波动在0.1 dB以内，系统的无杂散动态范围达到。
光通信 微波光子 混频 线性调频 移相 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0523003
1 太原理工大学电子信息与光学工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
3 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
4 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
5 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
6 天津大学光纤传感研究所，天津 300072
7 天津市光纤传感工程中心，天津 300072
基于线性调频（LFM）脉冲的光纤分布式声波传感（DAS）技术采用同时具有连续波形和脉冲波形优势的LFM脉冲作为探测光，利用频移产生附加相位实现光纤应变导致相位补偿的原理进行传感。可实现光纤链路沿线声/振信号的定量波形恢复，具有响应速度快、灵敏度高等特点，在地球物理学、线性基础设施监测等领域具有显著的优势和应用前景。论述基于LFM脉冲DAS技术的基本传感机理，概述传感距离、空间分辨率、频率响应与衰落噪声抑制等关键技术指标的研究进展，介绍DAS在典型应用中的进展，并对未来可能发展趋势进行探讨。
光纤光学 分布式声波传感 线性调频脉冲 瑞利散射 相位解调 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106002
空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
雷达通信一体化是指在实现二者硬件共用的基础上，进一步进行波形融合，即用一个信号同时执行雷达和通信功能的技术，以优化系统性能，节约频谱资源。阐述了一体化的技术内涵及发展阶段，分析了线性调频（LFM）信号在一体化系统中的应用潜力，总结了LFM一体化波形设计、高频宽带LFM信号以及LFM一体化波形光学产生和处理的研究进展。分析认为，微波光子将在雷达通信一体化系统中发挥重要作用，未来的雷达通信一体化系统不仅是光学和电学技术相融合的系统，也是模拟和数字技术相结合的系统。
光通信 射频光子 雷达通信一体化 波形融合 线性调频 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0500003
西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
为了满足现代雷达系统对高倍频、大时间带宽积线性调频信号的应用要求，提出并验证了一种利用两级联双平行马赫-曾德尔调制器和循环二次相位调制回路相结合的16倍频线性调频信号生成方案。经理论分析和仿真验证，当射频驱动信号频率为10 GHz时，可生成中心频率为160 GHz、带宽为32 GHz、时间带宽积（TBWP）为310.3的线性调频信号。为了获得更高的TBWP，一方面在时域上对抛物线驱动信号进行拉伸或对其进行相位编码增加生成信号时宽，另一方面将抛物线驱动信号分割成多段增加生成信号带宽。结果表明，经过上述处理，可生成TBWP为1272.05、966.04、15346.75的线性调频信号，该结果与理论分析吻合较好。
光通信 双平行马赫-曾德尔调制器 线性调频信号 16倍频 时间带宽积 相位调制 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1906004
空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
提出一种基于啁啾极性调制的线性调频(LFM)信号光学产生和应用方案。利用两台并联的马赫-曾德尔调制器和一台相位调制器产生跳频载波，将单啁啾LFM信号调制到该载波上，经过光电转换后，可以产生啁啾极性可调的LFM信号，且实现了载频和带宽的四倍频。仿真验证了所提方案产生倍频LFM信号、测量多普勒频移以及在无线通信上应用的可行性。输入频率为4～6 GHz和5～6.5 GHz的LFM信号时可分别产生16～24 GHz与20～26 GHz的三角波调频信号，时宽带宽积扩展为8倍；对速度为800 m/s的运动目标进行速度测量，并利用模糊函数分析该信号对距离多普勒耦合问题的改善效果；在通信功能的仿真验证中，接收端匹配滤波成功恢复出码率为0.1 Gbit/s的10位二进制序列。所提方案结合了啁啾极性调制和微波光子倍频技术，可产生三角波调频信号，从而实现雷达的速度、距离联合测量，提升雷达探测分辨率，并且利用啁啾极性调制实现通雷一体化应用。
光通信 线性调频信号 啁啾调制 时宽带宽积 三角波调频信号 通雷一体化
Author Affiliations
Abstract
1 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Photonics Information Technology Laboratory, Institute of Communication Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China
We demonstrate a high-resolution frequency-modulated continuous-wave dual-frequency LIDAR system based on a monolithic integrated two-section (TS) distributed feedback (DFB) laser. In order to achieve phase locking of the two lasers in the TS-DFB laser, the sideband optical injection locking technique is employed. A high-quality linear frequency-modulated signal is achieved from the TS-DFB laser. Utilizing the proposed LIDAR system, the distance and velocity of a target can be measured accurately. The maximum relative errors of distance and velocity measurement are 1.6% and 3.18%, respectively.
dual-frequency LIDAR integrated two-section DFB laser frequency-modulated continuous wave linear frequency modulation Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 111402
为了降低电力通信系统中白噪声和随机多径噪声，提出了2种基于线性调频-光时域反射仪(LFM-OTDR)技术的监测方案，即单频LFM-OTDR方案和频分复用LFM-OTDR(FDM-LFM-OTDR)方案。该监测方案采用LFM光脉冲信号作为探测信号，利用分数阶傅里叶变换将后向散射回来的探测信号变换到分数阶傅里叶域进行信号处理和散射光功率计算，从而能更加有效地分离探测信号和后向噪声。实验结果表明：与单脉冲OTDR方案相比，采用单频LFM-OTDR方案、FDM-LFM-OTDR方案使OTDR的动态范围分别提升了约8.3 dB、11 dB。
光纤链路监测 光时域反射仪 线性调频信号 分数阶傅里叶变换 optical fiber link monitoring optical time domain reflectometer linear frequency modulation signal fractional Fourier transform
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津大学光纤传感研究所天津市光纤传感工程中心, 天津 300072
2 太原理工大学物理与光电工程学院新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室, 山西 太原 030024
3 山东航天电子技术研究所, 山东 烟台 264000
提出一种基于线性调频(LFM)脉冲边带调制的光纤分布式传感动态应变范围扩展方法,基于调频带宽与相干时域信号包络平移量之间的反比特性, 通过在单脉冲内产生具备不同调频带宽的多调制边带进行传感,对各边带的相干时域信号进行数字带通滤波和分解,以实现对不同动态应变范围事件的同时测量。实验中分别使用调频带宽为40 MHz和200 MHz的LFM信号对边带进行调制,结果表明系统可以同时测量最大幅值为7 nε和350 nε的正弦动态应变事件,这为光纤分布式声传感系统提供一种动态范围拓展方案。
光学学报
2021, 41(13): 1306008
内蒙古大学电子信息工程学院，内蒙古 呼和浩特 010021
提出了一种新的雷达系统线性调频信号产生与去啁啾的微波光子学方案。雷达发射端利用双平行马赫-曾德尔调制器产生4倍频的抑制载波双边带信号，利用光纤光栅将信号的两边带分离后分别进行循环相位调制，最后由光电探测器光电转换产生8倍频的线性调频信号。接收端利用发射端产生的中间信号将回波信号进行相位调制，滤出载波与含有回波信息的一阶边带拍频，得到1个单频信号，完成回波信号的去啁啾。经仿真分析并验证，使用10 GHz的射频信号，幅度为1、宽度为10 ns的抛物线信号，生成了中心频率为80 GHz、带宽为32 GHz、时间带宽积为320的线性调频信号，并详细验证了可调谐性能及压缩性能，生成时间带宽积为480、640、3200等的线性调频信号。在接收端完成了时延为1.0 μs、0.9 μs等回波信号的去啁啾，对应的探测距离为150 m、135 m等。方案结构紧凑，具有很好的可重构性。
光通信 线性调频信号 去啁啾 马赫-曾德尔调制器 8倍频 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0306003
1 95438部队，四川 彭山 620860
2 78110部队，四川 成都 610000
针对传统方法不适用于欠采样条件下线性调频(LFM)信号在低信噪比(SNR)条件下带宽估计问题，提出一种基于分布式压缩感知(DCS)的带宽估计方法，利用同一信源多个脉冲的联合稀疏特性进行LFM信号带宽估计。首先构建LFM欠采样信号模型，其次利用DCS算法对LFM带宽进行联合稀疏重构，然后分析了所提LFM信号带宽估计方法性能，最后利用仿真验证了方法的可行性和有效性。
欠采样 线性调频信号 分布式压缩感知 带宽估计 under-sampling Linear Frequency Modulation signal Distributed Compressive Sensing bandwidth estimation 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 797
