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受激布里渊散射在RoF系统中的应用研究

沈一春  
【摘要】:RoF(Radio over Fiber)技术用模拟光纤链路来传输微波、毫米波信号,结合了光通信技术和射频微波通信技术,在无线通信、军事等领域具有重要的应用前景,是目前国际上的研究热点之一。本论文研究将光纤中的非线性现象——受激布里渊散射效应应用于RoF系统,解决RoF系统中的一些关键问题,如微波毫米波的全光产生、光载波抑制、全光上下变频、单边带滤波及放大等。 论文首先分析了光纤中的受激布里渊散射效应,得到泵浦波和斯托克斯波沿光纤的功率分布。研究了单模光纤中的受激布里渊散射阈值,对比了Smith和Küng模型,分析了更为准确的理论计算模型,提出利用布里渊时域反射计测量不同长度光纤布里渊域值的简单方法。然后理论分析了基于光纤光栅的光纤法布里-珀罗腔中稳态受激布里渊散射模型,研究了腔中泵浦波、斯托克斯波的透射和反射及其功率分布。在此基础上,从理论和实验两个方面研究了新型光纤光栅法布里-珀罗腔布里渊双频激光器,其具有接近100%的理论转换效率。 论文着重研究了在RoF系统中运用光纤光栅法布里-珀罗腔布里渊双频激光器和长光纤环受激布里渊散射进行全光微波毫米波产生和微波毫米波光子信号处理。 提出了RoF系统中基于布里渊散射双频激光器的微波、毫米波信号发生器。通过合理选择光纤光栅的反射谱,可以选择性得到不同微波毫米波频率的信号输出。实验得到了11GHz附近的微波信号,通过对激光器的温度控制,可以对产生的微波毫米波信号进行频率调谐。 利用长光纤环中的受激布里渊散射进行了RoF系统中的载波抑制。调制深度和射频信号增益随着入射调制信号的功率增加而增加,通过控制载波滤波器,在较低入射功率情况下,就可以得到100%的调制深度,有效地改善了系统性能。理论研究了长光纤环载波滤波器对RoF系统的影响,理论计算与实验结果相吻合。 研究了基于受激布里渊散射的微波毫米波信号全光上下变频。将光纤光栅布里渊双频激光器应用于微波光子信号的下变频,分析了下变频机理,通过实验将12GHz微波光子信号下变频为1.13GHz的中频信号。用光纤光栅简化光链路,提出了一种新颖简单的微波信号上下变频技术,经其反射的斯托克斯波与微波光子信号混频,从而实现全光上下变频,通过调谐光纤光栅的反射率可以控制混频输出信号的功率。此外,还提出用长光纤环中的二阶受激布里渊散射效应实现22GHz微波光子信号的全光下变频。 提出了利用受激布里渊散射实现微波光子信号的单边带布里渊选择放大。由于光纤中的受激布里渊效应,微波光子信号的上边带得到了衰减,同


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