提出了一种基于中频相位锁定技术提升宽带调谐光电振荡器长期稳定性的方法.该方法通过外部可调本振源对光电振荡器射频信号进行下变频操作, 产生中频信号, 该中频信号与光电振荡器的起振频率无关.将该中频信号锁相在稳定的参考源上, 能够提升宽带调谐光电振荡器的长期稳定性, 同时分析了锁相环对光电振荡器相位噪声性能的影响.实验结果显示, 光电振荡器的频率调谐范围可达5~15 GHz, 10 kHz频偏处的相位噪声为－121.2 dBc/Hz, 频率稳定性达到6.9×10－11/103 s, 表明该方法能够显著提升宽带调谐光电振荡器的稳定性.

微波频率测量是电子侦察中的重要内容, 随着雷达电子战的发展, 微波工作频率不断攀升, 电域的测频方案由于测量带宽的限制, 无法满足电子侦察的发展需求。利用微波光子技术实现频率测量的系统具有瞬时带宽大、低损耗、抗电磁干扰等特点, 能克服电子领域在微波频率测量中所面临的瓶颈问题。根据目前基于光子学的微波信号频率测量方案, 从瞬时频率测量、光子辅助微波信道化、多频测量、基于光子模数转换技术、光子压缩感知技术5种不同类型的测频原理展开了介绍和分析, 并对基于集成光学的微波信号频率测量技术进行了探讨。在微波信号频率测量技术的发展中, 基于光子学的测量方法具有广阔的应用前景。

为了提升光载射频传输链路的链路增益以及传输距离, 采用了L波段的超长分布式2阶喇曼放大器结构对光信号进行放大。从理论上对分布式2阶喇曼放大器以及光载射频传输链路的原理进行了解释, 利用信号光、1阶抽运光、2阶抽运光以及噪声之间的耦合方程组分析了它们之间的关系, 并且得到了基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输系统的1阶射频信号增益。通过数值仿真以及系统实验得到了抽运功率大小对超长分布式2阶喇曼放大器的开关增益的影响、光载射频传输系统在0GHz~7GHz范围内的频率响应及其射频增益以及该光载射频传输链路在应用超长分布式2阶喇曼放大器后的相位噪声情况。结果表明, 光载射频传输在超长分布式2阶喇曼放大器的作用下获得了28.1dB的链路增益, 在距离为80.94km的光链路上实现了近似无损传输, 射频信号开关增益与射频信号频率无关。该研究在光载射频链路的长距离传输中有重要的应用价值。

提出了一种基于自相位锁定技术提升光电振荡器稳定性的方法.通过监测光电振荡器环路中自身相位的变化来反馈控制光可调延迟线, 提升光电振荡器输出频率稳定性.采用噪声模型进行了理论分析, 并进行了实验验证.结果表明, 带有反馈控制回路的自相位锁定光电振荡器在4 000 s内的频率漂移量小于0.9 ppm, 其稳定性较自由运行的光电振荡器有了大幅度的提升.

分析比较了基于锁相环技术和基于注入锁定技术的两种光电振荡器的特性, 推导了两种光电振荡器的噪声传递函数, 并进行了实验验证, 得出了这两种技术应用于光电振荡器的相似性和各自的优缺点.由于光纤对温度的高敏感性, 采用这两种技术的光电振荡器都存在着易失锁的问题.为解决这一问题, 分别分析了两种光电振荡器输出信号与参考信号间的相位关系, 基于此关系设计了锁定状态监测和反馈系统, 并实验验证了系统的有效性.

为了保证光子辅助压缩感知系统在获取宽带信号的过程中，测量矩阵保持零均值，采用基于马赫-曾德尔调制器的并行结构,以实现待处理信号与零均值随机序列的混频；同时采用数字域后补偿的方式，改善了强度调制器非线性对系统恢复效果的负面影响，在一定范围内提升了系统的恢复效果。结果表明，改进后的光子辅助压缩感知结构在获取宽带射频稀疏信号时，具有更好的恢复效果。

提出了一种基于反馈控制环路提高光电振荡器长期稳定性的方法.该方法用现场可编程门阵列和分频电路测量光电振荡器的信号频率,用光纤延迟线调节光电振荡器环路长度.对测量光电振荡器频率的分频方法的精确度进行了理论分析.基于单环结构的实验证明这种方法在有效提高光电振荡器的长期稳定性的同时不会降低系统的相位噪声性能,带有反馈控制环路的光电振荡器7小时的频率稳定性可以达到0.8 ppm.

为了研究耦合式光电振荡器, 阐述了耦合式光电振荡器的模式选择理论, 给出了维持最佳锁模状态的相位匹配条件, 分析了影响射频信号相位噪声的因素,进行了基于保偏机制的耦合式光电振荡器的实验研究。采用分别调节光环形腔和光电微波振荡环路中的保偏可变光纤延迟线可改变腔长的方法, 获得了腔长与振荡频率的关系。同时, 采用鉴频法测量了不同条件下5GHz射频信号的相位噪声, 研究了影响射频信号相位噪声的因素。结果表明, 耦合式光电振荡器的振荡模式取决于光环形腔的腔长, 射频信号相位噪声受到光信号偏振态、相位匹配、环路长度等因素的影响。实验中获得了偏移频率10kHz处相位噪声达到-136dBc/Hz的5GHz射频信号, 是目前国内已知的相位噪声最低的耦合式光电振荡器。

马赫-曾德尔电光调制器的偏置点控制是光载射频传输链路中一项十分关键的技术。为了分析马赫-曾德尔电光调制器偏置点抖动控制对射频信号的影响，用贝塞尔级数展开再进行频谱分析的方法对系统输出信号成分进行了理论分析，设计了马赫-曾德尔调制器任意点控制系统并进行了实验验证。用MATLAB进行仿真后可知，在输入射频功率为18dBm时，抖动信号幅度需小于45mV，2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比才能大于20dB；而在输入射频功率为10dBm时，这个幅度要小于19mV。改变抖动信号幅度进行实验，得到2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比与仿真结果误差始终保持在3dB~32dB左右。结果表明，马赫-曾德尔电光调制器工作在线性偏置点时，抖动信号引起的频率分量是可以忽略的；但将调制器偏置控制在最低偏置点时，对射频信号的影响不可忽略。

强激光脉冲在水中的自聚焦传输、成丝、击穿及击穿后产生的声波，近年来成为强激光脉冲传输应用研究领域的一个热点。强激光脉冲电离产生的空泡在溃灭过程中，对周围水体产生压缩，从而在水下产生声波。在现有理论基础上，考虑空泡含气量、水的粘滞系数和水的表面张力系数对空泡运动及其产生声波的影响。给出双空泡运动方程，分析空泡间距对空泡溃灭和其产生声压关系。根据实际情况，计算不同温度情况下单空泡和双空泡运动过程及其产生的声压，并进行相互比较。计算结果表明： 水温越高，空泡运动时达到的最小半径越小，空泡振荡周期和溃灭时间延长，产生声压越高。随双空泡间距减小，空泡溃灭时达到的最小半径线性减小，而其产生的最大声压则单调增大。