射频信号的监测具有广泛的应用前景, 文章提出了一种基于DSP的微波光子射频信号监测系统。该系统由前端微波光子信号接收部分和后端信号处理部分组成, 射频信号经光学下变频处理得到中频信号, 经过ADC模数转换后在DSP上应用快速傅里叶变换(FFT)算法完成对接收信号的频谱分析。实验测试结果表明, 该系统可以完成对射频信号的监测, 频率测量误差小于0.25MHz, 动态范围为55dB, 灵敏度为-30dBm。此外, 为了进一步验证, 应用天线进行手机信号的接收实现了对手机信号通信频段的实时监测。

光载超宽带技术因兼具超宽带信号大带宽、传输速率高等优点和光纤传输的远距离传输、损耗小等优势而在近年来备受关注。文章提出一种基于微波光子技术产生超宽带(UWB)信号的系统, 该方案基于非线性PM-IM转换, 产生一阶超宽带信号, 然后又用平衡光电探测器(BPD)和光延迟线构建延迟线滤波器对其进行一阶差分, 产生了符合美国联邦通信委员会(FCC)掩膜要求的二阶超宽带信号。系统最终产生的二阶超宽带信号的频谱具有大约5.4GHz的中心频率和4.3GHz的10dB带宽。另外, 还提出了一种基于直接序列-二进制相移键控调制(DS-BPSK), 并使用卷积编码进行信道编码, 然后使用啁啾布拉格光栅对信号进行色散补偿的信号处理技术。通过Opti-system软件进行仿真验证, 在前向纠错门限为3.8×10-3时, 接收机灵敏度提升了约5.5dBm, 有效降低了误码率, 提升了光载超宽带系统的传输性能。

光电振荡器（OEO）作为微波信号源是微波光子学领域的研究热点，提出并理论分析了一种基于受激布里渊散射（SBS）效应和载波相移单边带调制的频率和相位均可调谐的五倍频OEO。在该结构中，利用级联调制器结构产生5个功率相等、频率间隔相同的光作为泵浦光，并通过布里渊增益损耗补偿原理得到五倍频OEO。利用布里渊波长依赖特性得到了频率可调谐的微波信号，通过调节双平行马赫-曾德尔调制器实现了输出微波信号的相位可调谐。所设计的OEO可以输出高频率微波信号，频率调谐范围为44.00~47.25 GHz，并在频率可调谐的基础上实现了0°~360°的相位可调谐。

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZM)的微波光子压缩感知雷达测距系统。在发射端, 利用双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)产生中心频率和带宽四倍频的线性调频(LFM)信号; 在接收端, 对回波信号进行去斜处理, 并利用级联的MZM实现去斜信号和伪随机序列(PRBS)在光域上的混频。通过低通滤波器(LPF)后, 利用低速模数转换器(ADC)采用较低的速率对该混频信号进行亚奈奎斯特采样, 然后在后端利用正交匹配追踪(OMP)算法对去斜信号进行重构。仿真和验证性实验结果表明, 在数据压缩比为8时, 该系统可以利用较少的观测值精确恢复去斜信号的频率值, 测距误差不超过2cm。除此以外, 该系统降低了雷达中数据采集、存储和信息处理的压力, 突破了传统奈奎斯特采样理论的瓶颈。

提出一种基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统。在此系统中,为了将高频率的射频信号转换成低频率的中频信号,引入一个本振信号并将其和射频信号分别通入到双平行马赫-曾德尔调制器两臂的两个子马赫-曾德尔调制器中,利用受激布里渊散射效应增益谱过滤出由射频信号与本振信号调制后产生的两个+1阶边带,之后这两个边带将会在光电探测器中拍频,得到中频信号。同时,该中频信号的相位可以通过调整双平行马赫-曾德尔调制器中母马赫-曾德尔调制器的偏置电压来改变。当下变频的射频信号频率为10.73 GHz时,最终可获得20~40 MHz范围内任意频率的信号,且其相位可在0°~360°之间线性变换。

为了简化布里渊散射提取温度的步骤并提高提取精度,提出利用径向基函数神经网络直接通过布里渊散射谱获取温度特征的一种新方案;将各温度布里渊散射谱作为训练集计算出温度模型,将待测布里渊散射谱直接输入至模型即可获取温度;对比平滑拟合、反向传播神经网络、径向基函数神经网络3种方案对温度测量的效果,分别选取扫频频率间隔为0.175,1,5,10,20 MHz时的77组数据,并对不同线宽进行扩展。结果表明:基于径向基函数神经网络方法的均方根误差较小,且随步进频率增加而增长缓慢;步进频率为20 MHz时,单线宽误差达到0.8002 ℃,多线宽误差为1.0814 ℃,分别是平滑拟合测量温度方法误差的33.04%和42.88%,是反向传播神经网络均方根误差的40.25%和55.89%;基于径向基函数神经网络的方法在一定程度上减少了计算步骤,提高了收敛性。

提出了一种基于受激布里渊散射效应的瞬时频率测量方法.未知信号经过强度调制作为泵浦光, 矢量网络分析仪产生的信号经过相位调制作为扫描信号光, 当泵浦光和扫描信号光之间满足相位匹配条件时, 受激布里渊散射效应发生并实现相位调制到强度调制的转换, 未知信号的频率被测量.实验验证可以测量0.5 GHz-27 GHz的微波信号的频率, 最大误差小于20 MHz.

基于布里渊光时域分析仪的全分布式光纤传感系统中，光纤沿途的探测信号含有噪声导致被测量的温度或应变信息难以识别，光谱拟合的精确度对传感信息的识别非常重要。在传感系统低信噪比的情况下，提出了一种提取高精度布里渊散射谱特征的拟合方法，利用小波去噪结合莱文伯-马奈特（LM）算法调节权值后向传输(BP)网络对布里渊散射谱进行特征提取。克服了传统BP神经网络易陷入局部极值的缺点，保证求解的精度。数值仿真表明，该方法适合不同权重比、不同线宽和低信噪比以及大测量范围的情况进行光谱拟合，并且在信噪比为10 dB的情况下得到拟合度均超过0.96。实验结果表明，该方法适用于多种泵浦功率情况下的布里渊散射谱的特征提取，优于传统BP神经网络算法且具有较高的拟合精度。

设计和分析了一种基于SOI(绝缘体上的硅)脊型波导非对称马赫曾德尔结构的集成矢量和微波光子移相器。对于10 GHz的微波信号, 设定非对称两臂的长度差为3 983 μm时, 其相应的时间延迟约为47 ps。分别在两臂上集成了一个热光可调谐可变光衰减器用于光学调谐, 当衰减单元的折射率在0~6×10-3变化时, 实现了10 GHz微波信号在0~180°的相位调谐。该器件尺寸小、结构紧凑, 易于实现片上集成, 在光控相控阵雷达中很有应用前景。

在研制基于微型光机电系统技术的光电器件过程中，需要精确测定器件在给定驱动条件下的运动情况。在对制作完成的光开关进行性能测试时，由于微型光机电系统光开关的几何尺寸的限制，如果要准确测定光开关微反射镜的运动位移，将会有一定的困难。提出了一种采用线阵CCD技术的光学测量方法，实现了对光开关悬臂梁在驱动电压作用下的旋转角度的精确测量。通过理论推导得到了悬臂梁扭转角度与可测量物理量的关系，通过求解方程得到了各个物理量的数值选择对于测量结果的影响，并且给定了测量时各个物理量的参考值。通过实验测量，误差小于10％，表明这是一种具有实际意义的测量方案。