基于光载微波干涉的距离测量方法

提出了一种基于光载微波干涉的测距方法,通过电光调制器将微波调制到宽谱激光上,光纤光栅反射部分载波波长的微波调制光实现分光,FBG的反射光与待测目标反射光在环形器中发生非相干叠加,由于两者光程不同,经过光电转换后探测到微波干涉信号,通过分析微波的频域干涉谱计算出光程差,进而得到待测距离。本文进行了多组测距实验验证该方法的可行性,结果表明,该测距系统具有较高的稳定性和精度,在150~450 mm的测距范围内,测距结果的稳定性为±2.7μm,测距精度为±1.6μm,为高精度测量领域提供了一种新的方法。

光载微波技术的应用及其发展趋势

光载微波技术是未来接入网的一大发展方向。简要介绍了光载微波技术的构成、实现方式以及应用的关键技术,并详细分析了它的优势,展现了光载微波技术的广阔应用前景及发展趋势。

面向天线组阵的光载微波光纤稳定传输技术

光载微波光纤稳定传输技术解决了天线组阵中所需的延时(或相位)稳定的微波信号远距离分配难题,在多天线协同的新一代微波测量中具有不可替代的作用。本文介绍了光载微波光纤稳定传输的基本理论,分析了制约传输稳定性的关键因素,并展示了基于相位预补偿和基于光延时校正的提高传输稳定性的技术途径。通过光电双外差混频的相位检测高灵敏地感知光纤链路延时变化,并分别利用微波相位调控和光延时调控来对这一变化进行高精度的补偿,最终实现了多路时间抖动在数十fs量级的高稳定光载微波传输,为天线组阵等多天线协同微波测量中的信号级同步提供了有效的解决方案。

用于光载毫米波系统的铌酸锂调制器的研制

为了满足光载微波毫米波系统对宽带毫米波调制器的要求,设计和制作了双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM).采用特殊电极结构,选择性腐蚀掉除火线电极下其余大部分SiO2缓冲层,有效抑制了调制器的热漂移和直流漂移.制作的DPMZM样品特征阻抗为35Ω,插入损耗为7.2dB,消光比为26dB,单、双臂半波电压分别为3.0V和1.5V,调制带宽为20GHz.除带宽指标外,总体性能与国际上高端产品相同或略优.目前尚未见铌酸锂DPMZM器件国内制作的报道.

基于双环混频光电振荡器的可调谐微波频率梳产生

随着无线通信的速率提升和微蜂窝趋势,光载微波技术已经成为重要的发展趋势,而光生多载波系统是光载微波的最重要的技术之一.本文提出了一种基于双环混频光电振荡器(OEO)的可调谐光载微波频率梳产生方案,可同时实现多频段微波信号产生,从而高效低成本地为无线节点提供光生微波载波.方案采用混频双环OEO系统,通过工作在增益开关状态的直调激光器,利用其非线性动态特性产生多频率光载微波频率梳信号,并采用双路微波滤波器分别滤出两个相邻频率的微波信号,并利用二者的差频反馈注入直调激光器构成光电谐振.利用偏振双环结构抑制长谐振腔引起的边模问题,提高了输出信号的噪声特性.经过实验分析,得到了低相噪的多路微波信号,并最终实现了间隔797.4 MHz的稳定的微波频率梳信号,一阶载波相位噪声低于-101.7 dBc/Hz@10 kHz,-115.2 dBc/Hz@50 kHz.因此该方案产生的光载微波频率梳信号具有低噪声的优点,适用于光载微波通信系统.

基于双频脉冲激光器的距离多普勒探测

采用双频激光器产生的两个频率的脉冲激光作为载波,结合微波信号处理技术,进行目标距离和速度的探测.导出了探测信噪比与激光传输距离之间的关系,分析了双频激光脉冲宽度对多普勒探测的影响.应用微波提取差频信号的方法,对脉冲带宽和多普勒差频值之间进行了比较,分析了脉冲带宽可以包含多个多普勒门和脉冲带宽小于多普勒差频这两种情况下探测多普勒信号的方法.

高功率宽带射频调制连续激光源

射频强度调制激光作为激光雷达系统的载波可以有效提高系统的抗干扰和抗散射能力,高功率宽带射频强度调制光源是实现高分辨率远距离探测的关键.本文采用在Nd:YAG激光器的耦合腔中插入一对四分之一波片的方法实现了频差调谐范围为30 MHz—1.5 GHz的双频激光输出,结合光纤振荡功率放大技术,将双频信号光功率放大为50 W.耦合腔双频种子源具有良好的功率和频率稳定性,输出功率为9.5 mW时,功率标准差为0.145 mW,稳定性为1.52%,输出双频激光的频差为250 MHz时,拍频的标准差为1.6144 MHz.种子光进行三级光纤功率放大,得到50 W双频激光输出.放大后的双频激光功率波动范围小于0.1 W,双频拍频的标准差为1.777 MHz,很好地保持了放大之前的功率稳定性和双频频差稳定性.

微波光子技术

卫星遥感、深空探测、电子对抗以及基础科学研究等领域的发展,促进着微波系统向着高频、宽带、大动态范围、广域覆盖等方向发展。传统的微波系统在微波信号的生成、分配、控制、处理等方面面临巨大挑战。微波光子学是研究微波和光波相互作用规律及应用的一门新兴学科,它利用光子学方法产生、分配、控制与处理宽带毫米波信号,被普遍认为是应对上述重大挑战的有效途径。重点阐述了微波光子技术的基本概念、发展历程及其应用前景;分析了微波光子技术面临的动态范围、转换效率、相位噪声等方面的挑战以及最新的研究成果;介绍了微波光子技术在干涉天线组阵、雷达模拟前端信号处理以及光钟方面的应用成果。