论文部分内容阅读
光电混合振荡器(optoelectronic oscillator, OEO)可以生成稳定的具有极低相位噪声的微波、毫米波信号，在通信、雷达、导航和测试系统中有着广泛的应用，通常被用作频率参考源或者时钟信号。OEO是一种结合光路和电路的环形振荡器，使用低损耗的光纤作为延迟线实现较高的品质因数，从而可以降低振荡信号的相位噪声。 本文首先介绍OEO的基本结构，使用Yao-Maleki模型，对OEO的起振模型进行分析，得出振荡阈值、频率、功率谱密度与相位噪声。实验验证并分析单环OEO的性能，同时使用双环OEO对副振荡模式进行抑制。 传统OEO环路中使用的射频滤波器的中心频率很难调节，这限制了OEO的调谐范围。为此本文对基于受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering，SBS)的可调谐OEO进行了研究，SBS的增益谱带宽约为10 MHz，可以实现窄带增益放大，从而替代环路中的射频滤波器。本文实验验证了基于SBS的双激光器结构的大范围可调谐OEO，一个激光器输出信号光，另一个激光器输出泵浦光放大与之间隔为斯托克斯频移、反向的信号光调制边带，通过调节激光器的波长，实现了10.98 GHz至39.98 GHz的调谐范围。 OEO的一项重要应用是基于OEO的微波光子下变频系统，用OEO的振荡信号作为本振信号，将射频(radio frequency, RF)信号下变频到中频（intermediatefrequency, IF）信号。本文首先实现了基于单环OEO的微波光子下变频系统，利用25.3 GHz的OEO本振信号，将26.3-43.3 GHz的RF微波信号下变频到1-18GHz。为了实现更加灵活的下变频，本文提出并实验验证了基于可调谐OEO的微波光子下变频系统，使用基于相位调制器和可调光滤波器的可调谐OEO，通过调整OEO振荡信号的频率，将14.6-30.6 GHz的RF微波信号下变频到1 GHz中频信号，其变频增益约为-55 dB。