基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片

微波光子雷达拥有分辨率高、处理速度快、同时多波段、多功能等优势,在航天系统中具有广阔的应用前景。为了满足航天应用对雷达系统体积、质量和功耗的严格要求,集成化已经成为微波光子雷达的重要发展方向。介绍了一款基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片,利用该芯片实现了雷达发射信号倍频产生和回波信号去斜接收,并对距离天线不同位置的目标进行了测距实验,得到的测量距离与实际距离基本相同,两者之间的误差小于4 mm。

基于微波光子的带内全双工自干扰消除系统

为了突破传统射频自干扰消除技术受频率、带宽、抗电磁干扰等电子瓶颈的限制,满足未来无线通信及雷达系统的发展需求,设计一种基于偏振复用马曾调制器(PDM-MZM)的微波光子自干扰消除方案,通过引入一个与自干扰信号同频、等幅、反相的参考信号在光域与自干扰信号直接抵消.除了具有自干扰消除和下变频功能外,该方案还可用于矢量信号的IQ解调,在IQ解调时灵活调整两路中的偏振控制器,可使IQ两路信号幅度严格相等,相位严格正交,进而消除IQ幅度不均衡对全双工系统接收端的影响.理论分析和仿真测试结果表明,自干扰信号的消除深度可达到72 dB以上,系统的三阶无杂散动态范围可达到95.2 dB·Hz^(2/3),增益为-16.2 dB.该方案具有大带宽、可调谐、抗电磁干扰能力强、体积小、损耗低等优势,在无线通信、雷达系统中具有较大的应用潜力.

基于PolM的微波光子线性优化链路

文中提出一种利用偏振调制器(PolM)提高系统无杂散动态范围(SFDR)的方案,并进行了仿真验证。实现线性优化的原理是通过对微波光子链路中上下两路光载波进行完全抑制和部分抑制,使生成不同来源的三阶交调失真(IMD3)在电域实现自抵消。仿真结果表明,IMD3的抑制比可达到61.9 dB,系统的三阶无杂散动态范围可达到107 dB·Hz^(2∕3)。该方案具有结构简单、实施难度低、大工作带宽和大动态范围的优势,在宽带无线通信、雷达、电子战系统中具有较大的应用潜力。

微波光子信号同步及其在分布式相参雷达中的应用

分布式相参雷达技术通过多节点高性能信号同步实现跨平台的信号级相参融合,可大幅提升雷达探测、跟踪和抗干扰等能力,是雷达领域的重要发展方向之一。随着雷达频率范围的拓展、瞬时带宽的增大和搭载平台的多样化,分布式相参雷达技术对节点间信号的时间、空间、频率、相位同步性能提出了越来越高的要求,这使得传统电学信号同步技术面临巨大挑战。文中介绍了分布式相参雷达对信号时、空、频、相同步的性能要求和国内外相关技术的研究进展,重点总结了微波光子同步技术的基本原理和代表性成果;构建了微波光子分布式相参探测原理验证系统,验证了微波光子分布式相参的可行性,为推动分布式相参雷达的前沿发展与工程化应用提供了关键技术支撑。

集成互注入半导体激光器的微波光子学应用

光源是微波光子(microwave photonic,MWP)系统的“发动机”,从根本上决定了系统性能的上限。光注入半导体激光器集聚诸多优势,但离散器件引发的系统集成度低、结构复杂、体积大、稳定性差等弊端明显,大大限制了MWP系统的工程化应用。集成化是解决目前MWP技术实用化等瓶颈问题的关键,轻量级、高性能、多功能的激光器光源是集成MWP系统的关键。基于此,本文综述了近年来集成互注入半导体激光器在高效电光转换、微波信号产生、MWP变频、弱信号探测以及光学频率梳源等MWP应用方面的创新研究,期望为集成MWP系统提供可行的高性能集成光源,推动集成MWP技术的工程化应用尽快实现。

基于微波光子晶体的温度传感方法研究

针对基于电子技术的测温传感器灵敏度低、尺寸大和易受环境影响等缺陷,提出一种基于镜像型一维微波光子晶体模型的温度测量方法。利用传输矩阵法计算了一维缺陷微波光子晶体在不同环境温度条件下的带隙和缺陷峰频谱,建立了缺陷峰波长或缺陷峰偏波长移量与环境温度之间的关系;通过自由空间法测量缺陷峰波长在待测温度条件下的缺陷峰波长或其偏移量,则可以反演环境温度。结果表明,该温度测量方法具有较好的温度传感灵敏度和较大的温度测度范围,为设计微波传感器提供了一种新理论和实践案例。

基于光循环移频环的可重构微波光子滤波器

基于光循环移频环的频域多载波特性和时间延迟特性构建了一种结构简单、高可重构性的微波光子滤波器。光循环移频环的等间隔时间延迟特性可用于在不同抽头之间引入时间延迟。另外,由于光循环移频环所产生的多个光载波之间的频率差较大,因而可以避免由于光载波的高相干性所导致的强度干扰,可实现稳定的频谱响应。利用可编程光滤波器对光循环移频环的输出光谱进行整形,可实现不同抽头的筛选和每个抽头权重的调节,从而获得微波光子滤波器抽头数和自由频谱范围的有效调谐。实验展示了自由频谱范围为3.85 MHz情况下抽头数在2、5、10之间的切换,以及抽头数为2的情况下,自由频谱范围在3.85 MHz、1.925 MHz以及770 kHz之间的切换。通过光谱整形技术,实现了微波光子滤波器抽头数和自由频谱范围的可重构。

微波光子W波段宽带雷达成像技术研究

W波段逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)具有成像分辨率高、成像距离远、体积小、重量轻等特点,适用于机载、弹载、星载等应用领域,是雷达系统中的一个重要的研究方向。微波光子技术由于具有高频、大带宽、低传输损耗等优势,是克服传统雷达面临“电子瓶颈”效应的主要手段。本文提出一种基于微波光子技术实现的W波段调频信号体制ISAR成像系统。在发射端,使用微波光子倍频技术实现了瞬时带宽为8 GHz的W波段线性调频(linearly frequency-modulated,LFM)信号生成。在接收端,基于微波光子去斜技术实现回波信号去斜处理。ISAR成像仿真结果表明,不同姿态下的目标轮廓清晰可辨。

可重构微波光子多波束形成技术研究

在微波光子多波束形成系统中,为了实现多路射频信号与多个波束间的重构,提出了基于光真延迟和光交换阵列的可重构多波束形成技术方案,其中包括电光转换、光交换阵列、多波束分光阵列、固定光延迟阵列以及光电转换等部分。理论分析了该方案的工作原理和重构机制,建立了仿真模拟实验系统,并验证了基于4端口Benes网络的4路射频信号与固定4波束间重构的性能,得到了多种重构状态下的波束方向图。结果表明,该方案相比基于可变光真延迟的方案减少了约2个数量级的光开关使用数量,降低了系统的成本和控制复杂度,实现了4路射频信号和4波束之间的重构。该研究结果为多波束形成技术的应用提供了一种新的途径。

第九届微波光子学技术及应用会议

为了总结交流我国微波光子学技术的最新研究成果,促进国内外微波光子学技术发展和交流,开拓微波光子学技术应用领域,中国光学工程学会联合多家单位将于2024年8月在长春举办“第九届微波光子学技术及应用会议”。会议以牵引国家重大科技项目需求、推动工程应用为特点,聚集微波光子学技术领域的领军专家和科技团队,搭建无缝对接的交流合作平台,形成合力,促进微波光子学自身的快速发展及其在应用领域的产业发展。

第九届微波光子学技术及应用会议

2024年8月长春https://b2b.csoe.org.cn/meeting/MPTA2024.html为了总结交流我国微波光子学技术的最新研究成果,促进国内外微波光子学技术发展和交流,开拓微波光子学技术应用领域,中国光学工程学会联合多家单位将于2024年8月3-5日在长春举办“第九届微波光子学技术及应用会议”。会议以牵引国家重大科技项目需求、推动工程应用为特点,聚集微波光子学技术领域的领军专家和科技团队,搭建无缝对接的交流合作平台,形成合力,促进微波光子学自身的快速发展及其在应用领域的产业发展。

微波光子SAR最优子带融合的全分辨伪彩图生成方法

微波光子(MWP)雷达是一种通过光子器件对传统微波雷达硬件架构进行改进的新型雷达系统。借助光子器件卓越的物理特性,MWP雷达能够发射超宽带、高线性度的高质量线性调频信号,从而实现对目标的超高分辨率探测与成像。在目标成像与探测过程中,不同结构和特性的目标区域对不同频率信号的响应存在差异。因此,微波光子雷达具备通过散射差异生成伪彩图像的潜力,从而进一步提升微波光子合成孔径雷达(MWP-SAR)的信息获取能力。传统的遥感技术生成的伪彩图像分辨率较低,无法达到厘米级的分辨。因此,该文提出了一种在保证MWP-SAR高分辨率的前提下合成伪彩图像的方法。该算法首先建立了最优子带回波搜索模型,随后采用最优子带搜索算法对超宽带回波进行处理,以获取散射特性相差最大的子带回波通道。再对多子带差异图像进行色彩合成,通过这一处理步骤,能够生成对目标散射特性最佳描述的伪彩图像。同时,为了确保MWP-SAR的分辨率不受到损失,建立了一个融合模型,将全分辨率的SAR图像与多子带图像相融合,以维持伪彩图像的高分辨率。最终,通过实测的机载MWP-SAR数据成功地合成了全分辨率的伪彩色图像,从而验证了该算法的有效性。该算法可以使得MWP-SAR在成像时获取更多的目标信息,为成像雷达微波视觉的实现提供辅助。

基于微波光子的复合式时频传输技术研究

光载射频传输技术在地基无源探测、分布式阵列合成孔径、空间探测等诸多领域具有广泛的应用,用于实现不同子阵之间的信号互连与信号相参。针对传统光载射频传输技术中相位稳定度低、时延变化大、易受环境影响等问题,本文提出一种复合式微波光子时频传输技术,通过结合被动和主动时频传输技术,分别实现了本振点频信号的光纤分发和中频宽带信号的光纤回传,联合两者之间技术优势实现了系统的相位高稳定度和宽带信号传输的目的。本系统可实现本振信号、中频信号在中心端和远端的时频稳相传输。通过对比实验和综合测试,实现1.6 GHz本振和(1.6±0.5)GHz中频信号的稳相传输,传输距离为5 km,经过在-40~+70℃的环境试验验证,温度变化范围内上下行微波光子链路中相位波动小于±1.5°。

微波光子联合时差/相差的高精确度测向技术

针对短基线时差测向精确度低、长基线相差测向存在模糊和传统的微波技术难以满足电子战设备分布式部署的长距离传输需求的问题,结合微波光子学,提出一种基于微波光子联合时差相差的分布式长距离单基线高精确度测向技术。该技术使用直调模式微波光子传输设备,克服了微波信号经过长距离传输后引起的时差和相差变化影响,满足长距离微波光子的稳定传输;并在此基础上采用改进的时差曲面拟合插值方法解决相差模糊问题。仿真和实验测试验证了该技术实现分布式长距离单基线高精确度测向的可行性。

微波光子集成及前沿展望(特邀)

微波光子学是一门融合了微波技术和光子技术的交叉学科,是研究光波和微波在媒质中的相互作用以及在光频域实现微波信号的产生、处理、传输及接收的微波光波融合系统。由于现有的微波光子系统大多由分立器件组成,在体积、功耗、稳定性、成本等方面仍有待提升,因此集成化是微波光子技术发展的必然趋势。文中探讨了微波光子集成技术面临的主要科学与技术问题,总结了该技术的发展现状和前沿研究进展,并对其未来发展前景进行了展望。

微波光子与多学科交叉融合的前景展望(特邀)

微波光子学可借助光电子器件实现微波信号的产生、处理、接收和分配等功能,具有宽带、低传输损耗、轻重量、快速可重构及抗电磁干扰等优势。随着微波光子学的理论方法和技术应用的不断发展,微波光子与多学科交叉融合成为其核心发展方向。文中对微波光子与部分学科交叉融合的现状进行了总结,并对微波光子与激光技术、集成光电子学、量子技术和人工智能等前沿学科的交叉融合进行了展望。

基于SBS的通带可变微波光子滤波器

提出并分析了一种大范围可调谐的通带可变微波光子滤波器。它基于受激布里渊散射(SBS)效应并使用2个调制器与1个光纤布喇格光栅生成泵浦信号。通过分别调节这2个调制器的调制频率,可得双通带滤波器和通带间隔可变的四通带滤波器,并实现滤波器中心频率的大范围连续可调谐,而在整个调谐过程中,滤波器的3dB带宽保持不变。仿真分析了不同调制信号对滤波器通带及中心频率的影响,以及滤波器的带宽与泵浦的功率和SBS增益介质长度的关系。

微波光子滤波器在卫星通信信号处理中的应用

微波光子学主要研究微波和光波的相互作用,其应用领域有宽带无线接入网、传感网络、雷达、卫星通信、仪器仪表和现代电子战等。微波光子技术的优势主要体现为：载波所具有的巨大带宽优势,传输介质所具有的重量轻、低损耗,以及光载波能够抵抗空间存在的各种电磁干扰等,而这也正是目前的电子技术面临的困境。积极研究、探索用光子学技术和方法来进行微波信号的产生、传输和处理等,就成为了微波光子学的热门研究方向。论述了微波光子技术在信号滤波处理等方面的应用以及近年来的研究进展,简要介绍了正系数、负系数、复系数以及单通道微波光子滤波器的基本架构、工作原理及其在卫星通信信号处理中的应用及发展趋势。在有巨大应用前景的单通道微波光子滤波器中,目前已能实现0~20 GHz的频率调谐范围、350 MHz的通道带宽。

微波光子传感技术研究进展综述

微波光子学是一门研究光与微波相互作用的新型交叉学科,旨在利用现代光学技术实现高频宽带微波信号产生、传输、处理和测量.其中,微波光子传感是微波光子学一个重要的研究领域,它采用光学传感器实现温度、应变、压力等传感参量光域感知,基于微波光子技术实现光域传感信息到微波域的线性映射和转换,结合微波信号处理技术实现传感信号解调,具有传感精度高、测量速度快等显著优势.本文系统性地回顾了微波光子传感技术最新研究进展,介绍了各类微波光子传感技术的基本工作原理,并展望了未来的研究方向和发展趋势.

微波光子检测(特邀)

微波信号检测是电子信息领域的关键技术,广泛应用于通信、雷达、电子战。随着新一代信息技术的快速发展,现有的微波测量系统面临着速率和带宽瓶颈。微波光子学技术融合了微波和光波技术各自优势,具有大带宽、低损耗、抗电磁干扰等优势,文中围绕微波光子检测,特别是微波光子信号的频率测量方案,如频率-幅度映射型、频率-时间映射型、光信道化型等,介绍与分析国内外现状与发展动态,并对现有微波光子测量面临的问题和下一步发展方向进行了简单总结。