基于微波光子滤波器的光电振荡器的优化设计与实现

摘要 .................................................................................................I ABSTRACT .......................................................................................I II 第一章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 光电振荡器的研究现状和发展趋势 (2)

1.3 本文主要内容及结构安排 (5)

第二章基于微波光子滤波器的光电振荡器（MPF-OEO）的模块设计与实现 (7)

2.1 基于微波光子滤波器的光电振荡器的基本理论 (7)

2.2 光电振荡器模块设计与制作 (11)

2.3 本章小结 (16)

第三章平衡探测优化MPF-OEO中的噪声特性 (18)

3.1 基本结构 (18)

3.2 理论推导 (19)

3.3 实验结果 (24)

3.4 分析与讨论 (29)

3.5 本章小结 (33)

第四章啁啾光纤布拉格光栅抑制MPF-OEO中的模式跳跃 (34)

4.1 基本结构 (34)

4.2 理论推导与仿真 (36)

4.2.1 跳模效应 (36)

4.2.2 无限冲击响应滤波器 (36)

4.2.3 平衡探测 (39)

4.2.4 相位噪声 (40)

4.3 实验结果 (41)

4.3.1 振荡频率 (41)

4.3.2 相位噪声 (46)

4.4 问题讨论 (47)

4.5 本章小结 (50)

第五章总结与展望 (52)

万方数据

5.1 本文总结 (52)

5.2 研究展望 (53)

参考文献 (54)

致谢 (59)

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 (60)

万方数据

图录

图1-1光外差法产生微波信号[5] (2)

图1-2 OEO基本结构图[12] (2)

图2-1基于MPF的OEO基本结构图 (10)

图2-2 OEO模块结构图 (12)

图2-3 OEO模块内部（a）上层，（b）下层结构示意图 (12)

图2-4 LabVIEW串口通信前面板 (14)

图2-5 LabVIEW串口通信程序框图 (15)

图2-6 OEO模块所产生的微波信号 (15)

图2-7 OEO模块实物图 (16)

图2-8 OEO模块内部实物图 (16)

图3-1基于平衡探测的MPF-OEO的基本结构 (18)

图3-2在不同的MZM偏置电压下，使用（a）BPD一端输入，（b）BPD两端输入时，MPF 响应的仿真结果 (22)

图3-3不同中心频率处的MPF响应的仿真结果 (23)

图3-4不同频率处所产生的微波信号的仿真结果 (24)

图3-5在不同的VODL延迟量下测得的不同中心频率的MPF响应 (25)

图3-6不同偏振态下所产生的频率为4.58 GHz信号的相位噪声 (26)

图3-7不同频率处所产生微波信号的电频谱 (26)

图3-8频率为（a）4.58 GHz，（b）9.33 GHz时，所产生信号的相位噪声 (27)

图3-9不同频率处所产生信号的相位噪声 (28)

图3-10 BPD两输入端之前光纤长度差为（a）0 m，（b）0.5 m，（c）1 m，（d）1.5 m时，MPF 响应的仿真结果 (31)

图3-11等效FIR滤波器的带宽与BPD两输入端之前光纤长度差之间的关系 (31)

图3-12 BPD两输入端之前光纤长度差为（a）0.5 m，（b）1 m，（c）1.5 m，（d）2 m时，MPF 的响应 (32)

图4-1 基于啁啾光纤布拉格光栅的MPF-OEO基本实验结构 (35)

图4-2基于IIR滤波器的OEO的实验结构 (37)

图4-3级联环长为（a）0 m，（b）0.5 m，（c）1 m，（d）1.5 m的IIR滤波器后MPF响应的仿真结果 (38)

图4-4 IIR滤波器的带宽与光纤环长度之间的关系 (38)

图4-5基于平衡探测的OEO实验结构 (40)

图4-6不同OEO环长及噪信比情况下相位噪声性能仿真结果 (41)

图4-7 CFBG光谱特性图 (42)

图4-8测得的OEO振荡频率随时间变化曲线图 (42)

图4-9（a）无IIR滤波器时MPF的响应，（b）有IIR滤波器时MPF的响应 (43)

图4-10使用IIR滤波器时测得的所产生的730 MHz信号频谱 (44)

图4-11使用IIR滤波器时测得的振荡频率随时间变化曲线图 (44)

图4-12使用平衡探测时测得的所产生的720 MHz信号频谱 (45)

图4-13使用平衡探测时测得的振荡频率随时间变化曲线图 (45)

图4-14使用（a）IIR滤波器，（b）平衡探测时测得的所产生730 MHz信号相位噪声 (47)

图4-15无TOD（a），TOD为-20 ps3（b），TOD为-200 ps3（c）时MPF仿真结果 (49)

图4-16不同VODL延迟量的情况下测得的MPF的响应 (50)

VII

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表录

表2-1 串口通信参数 (14)

VIII

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