提出和研究了一种高信噪比（SNR）随机光电振荡器（ROEO）。该ROEO由随机光纤激光器与光电振荡器两部分组成，得益于随机光纤激光器中瑞利散射（RS）提供的随机分布反馈，实现了宽带随机微波信号的产生。通过在随机光纤激光器中加入另一个波分复用器（WDM），去除残余的拉曼泵浦光，提高了随机微波信号的信噪比。控制信号光的偏振态，抑制了随机腔中的受激布里渊散射（SBS）效应。实验中，获得了带宽为DC~30 GHz（DC代表直流0 Hz，表达的含义是从0 Hz到30 GHz）的随机微波信号。在DC~10 GHz范围内的信噪比约为40 dB，并且腔内的受激布里渊散射与随机微波信号的功率差达到约19.64 dB。高信噪比宽带随机微波信号在随机比特生成、雷达、安全通信等领域有重要的应用前景。

提出了一种基于受激布里渊散射的单双通带可切换的微波光子滤波器。通过改变抽运光与信号光两波长之间的间隔,可实现单通带滤波器与双通带滤波器之间的切换,且通带频率可调。建立了理论模型并进行了仿真分析,并通过实验进行了验证。实验结果显示,抑制比达30 dB,0~18 GHz范围内的频率响应可调,实验结果与模拟结果相吻合。

为了抑制微波光子链路的三阶交调失真, 提高链路的动态范围, 提出了一种基于相位调制的无色散大动态范围的微波光子链路。通过对相位调制器横电模和横磁模的使用, 以及将相位相差π的两路信号相加, 消除三阶交调失真; 另外, 由于线性化后双边带信号转变为单边带信号, 消除了色散的影响。仿真实验结果显示, 与传统相位调制的微波光子链路相比, 该方案的无杂散动态范围扩大了约19.5 dB。

为了扩大OEO(光电振荡器)的频率可调谐范围,利用Matlab软件仿真设计了一种基于Chirped PS-FBG(啁啾相移光纤光栅)的频率可调谐OEO。对PS-FBG(相移光纤光栅)的反射谱和基于PS-FBG的频率可调谐范围进行了理论和仿真研究, 分析了Chirped PS-FBG的反射谱和基于Chirped PS-FBG的频率可调谐范围。仿真结果表明, 通过对可调谐激光源的波长调节可实现频率可调, 与PS-FBG相比, Chirped PS-FBG扩大了反射谱带宽及OEO的频率可调谐范围。

为进一步拓展微波光子滤波器的FSR(自由谱范围)和提高滤波器的Q值, 进行了IIR(无限冲激响应)滤波器分别与FIR(有限冲激响应)滤波器和IIR滤波器级联的研究。分析了两种级联结构的滤波特性并给出了相应的传输函数。IIR滤波器与FIR滤波器级联后的FSR与Q值是IIR滤波器的2n倍; IIR滤波器与IIR滤波器级联后的FSR是各个IIR滤波器的FSR的最小公倍数。用Matlab软件仿真验证了两种级联结构的频率响应特性, 实验验证了IIR滤波器与IIR滤波器的级联特性。IIR滤波器与IIR滤波器的级联有望实现宽频率范围内的单通带滤波器。

为了满足光纤射频链路和相位阵列天线应用要求，提出并实验验证了基于半导体光放大器(SOA)的全光微波滤波器，该结构利用SOA的放大自发辐射的交叉增益调制(XGM)原理，可以实现通带和阻带的相互切换。它是基于由SOA和可调谐窄带光学滤波器构成的光纤延时环，利用SOA的放大自发辐射谱的交叉增益调制产生负系数。当可调谐窄带光学滤波器的中心波长对准激光器的波长时，可获得一个高Q的带通滤波器频率响应；当可调谐窄带光学滤波器的中心波长偏离激光器波长一定量时，可获得陷波宽度较窄和通带相对较平的陷波滤波器频率响应。此结构通过调节可调谐窄带滤波器的中心波长可实现高Q与通带相对较平的陷波频率响应的切换。