为了克服电混频器的瓶颈, 实现大带宽的信号混频, 提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制, 射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器, 相互隔离, 各自调制, 且在2个相互正交的偏振态上传输, 最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频, 上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明: 该方案切实可行, 输入的RF频率在11~25 GHz时, 输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB, 频谱纯度高, 可调谐性好, 变频模式之间切换方便, 系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。

提出了一种基于级联双电极马赫-曾德尔调制器、光延迟线和半导体光放大器的24倍频毫米波信号生成方案。将两个双电极马赫-曾德尔调制器通过一个光延迟线级联, 获得高纯度±4阶边带, 进而利用半导体光放大器的四波混频效应, 得到±4阶和±12阶边带, 通过波分解复用器选出±12阶边带, 经光电探测器拍频即可得到24倍频毫米波信号。理论分析和仿真验证结果表明, 当输入信号频率为4~10GHz时, 可以生成射频杂散抑制比不低于26dB的24倍频毫米波信号, 且其频谱纯度高, 可调谐性好。

为了获得更高频率的信号, 采用了一种基于并联马赫-曾德尔调制器(MZM)和半导体光纤四波混频效应的二十四倍频光生毫米波方案。本振信号被并联MZM调制后可以获得高纯度的±4阶边带, 在四波混频效应下, 又可以生成±12阶边带, 用级联的布喇格光栅滤波器滤除±4阶边带, 经光电探测器拍频便可生成二十四倍频信号。结果表明, 当输入本振信号为5GHz时, 生成的120GHz高频微波毫米波信号射频杂散抑制比为22dB, 频谱纯度很高, 且具有很好的可调谐性。该研究为高频微波毫米波信号的生成提供了更高的倍频方法。

为了克服传统任意波形生成方法中电子瓶颈问题, 分析了基于微波光子学的射频任意波形的技术类型、特点和应用背景, 采用一种基于并联马赫-曾德尔调制器的倍频三角波生成方法, 引入均方根误差对输出信号和理想波形来评价, 并进行了理论分析和仿真验证。结果表明, 通过10GHz驱动信号生成了20GHz的三角波信号, 均方根误差为0.038, 即输出信号与理想信号吻合度较高;与其它方法相比, 该方法可生成倍频三角波, 信号波形与理论波形吻合度良好。该研究对未来基于微波光子学的射频任意波生成有指导意义。

介绍了基于微波光子技术的射频锯齿波产生技术的应用背景和技术类型。为克服电子波形生成办法的电子瓶颈，以外调制方法作为技术基础，提出了一种基于并联马赫-曾德尔调制器(MZM)的锯齿波生成的新方法。调整MZM直流偏置电压和射频信号幅度，以满足正交偏置点和调制系数的要求，保证经光电平衡二极管后生成的光电流各频率分量特性符合锯齿波函数分解的傅里叶级数。建立了数学仿真模型，进行了实验验证。引入方均根误差对结果进行衡量，并分析了消光比和电压漂流对输出信号性能的影响。结果表明，所提方案灵活，具有优秀的可扩展性，通过简单操作即可完成波形生成和正负斜率切换。

We propose and demonstrate experimentally a novel scheme to realize all-optical up-conversion and wavelength-conversion based on the bi-directional-pump four-wave mixing (FWM) effect in high nonlinear fibers (HNLFs). The pump is generated with optical carrier suppression in a Mach-Zehnder modulator. The two pumps are always parallel and phase-locked. A balance-detection photo-detector for optical signal detection is employed with 3-dB improvement in power penalty. The 2.5-Gb/s signals are transmitted successfully over the 25-km single-mode fiber in 30-GHz radio over fiber (ROF) systems.