上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
【目的】具有可调谐能力的高频微波载波（GHz）在第五代移动通信技术（5G）/第六代移动通信技术（6G）无线网络、雷达系统和卫星通信领域中有着广泛的应用。由于比较简单的系统结构、大带宽和低损耗的优点，基于光子技术生成高频可调谐微波载波的技术方案吸引了国内外研究团队的广泛关注。由于目前C波段有着成熟的商用器件，因此目前光生微波实验多在C波段进行。随着波分复用（WDM）—光载射频（ROF）技术借助WDM系统在光频域的合/分波来灵活实现微波频段的合/分波，利用ROF系统采用光生微波技术来简化基站配置，使得C波段的有限带宽资源（35 nm，1 530~1 565 nm）越来越紧张。因此，光生微波技术的研究有着向更宽光谱范围扩展的驱动力。U波段可以提供宽至50 nm（1 625~1 675 nm）的信道带宽来缓解C波段的信道利用压力。在U波段，标准单模光纤已实现低至0.195 dB/km（@1 625 nm）的光功率损耗，特别是，掺铥光纤放大器在U波段也可实现达到18.7 dB（@1 655 nm）的大带宽增益。因此，基于标准单模光纤的WDM系统可向U波段扩展，从而促使WDM-ROF技术向这一波段延伸，进而带动光生微波技术向U波段拓展。文章研究了U波段的光生微波技术。
【方法】从数学模型上看，现有光生微波技术对所应用的光载波波段是透明的，只需选择对应工作波段的光子学器件就可在任意波段使用这些方法来产生微波载波。从原理上看，C波段的光子学器件（如偏振控制器、相位调制器（PM）和光纤移相器（FPS）等）可以工作在U波段，这些器件的工艺技术成熟并易于购置。因此，文章采用C波段的PM、FPS和光耦合器等光子学器件，基于U波段光载波搭建了光生微波载波系统。
【结果】最终基于该系统产生了调谐范围覆盖7.5~12.0 GHz、杂散抑制比达29.6~35.2 dB的可调谐微波载波。
【结论】文章通过公式原理分析和实验验证，实现了将光生微波载波技术的工作波段扩展至U波段。
光生微波载波 U波段 光相位调制器 强度调制 频率可调谐 杂散抑制比 photogenerated microwave carrier U-band optical PM intensity modulation frequency-tunable spurious suppression ratio 光通信研究
2024, 50(2): 22005401
1 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
如何获得频率高、相位噪声低和稳定性高的微波信号一直都是微波光子学领域的研究热点。基于此，提出一种基于受激布里渊散射（SBS）的可调谐光电振荡器（OEO）。实验中光载波和泵浦光来自同一可调谐激光器，利用泵浦光的SBS对光载波的相位调制边带进行放大，通过改变可调谐激光器的输出波长使布里渊频移量发生变化，从而实现输出微波信号的可调谐。实验结果表明，所设计的OEO可以实现频率范围为10.13~10.65 GHz的信号输出，可调谐范围为520 MHz。结构中仅使用了一个相位调制器，无偏压输入器件的引入，这使得所设计的OEO稳定性较高。在20 min内频率漂移小于1 MHz，功率变化小于1.15 dB。
光学器件 光电子学 微波光子学 受激布里渊散射 光电振荡器 频率可调谐 光学学报
2023, 43(11): 1123002
1 陆军军事交通学院 汽车士官学校, 安徽 蚌埠 233011
2 国防科技大学 气象海洋学院, 长沙 410073
3 陆军工程大学 野战工程学院, 南京 210007
随着微波技术的不断进步, 提升本振信号源的频率稳定度及相位噪声指标的需求尤为迫切。光电振荡器技术因具备极低的相位噪声以及良好的频率拓展性吸引了研究人员的广泛关注。但光电振荡器内部的长距离光纤大量增加了输出信号的边带, 如何解决单模输出与相位噪声之间的矛盾成了光电振荡器领域研究的热点。宇称-时间对称方法在保证输出信号相位噪声的前提下可极大地优化输出信号的边带抑制, 受到国内外研究团队的广泛关注。文章在对宇称-时间对称光电振荡器的工作原理和特性进行阐述和分析的基础上, 对国内外研究团队设计的宇称-时间对称光电振荡器结构和方案进行了总结, 分析比较了各种方案的基本原理及性能指标, 讨论了宇称-时间对称光电振荡器技术的未来发展方向。
光电振荡器 单模振荡 频率调谐 宇称-时间对称 optoelectronic oscillator single mode oscillation frequency tunable parity-time-symmetric
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院, 湖北 武汉 430071
报道一种自主设计研制的面向Rb原子精密测量应用的780 nm高功率激光源样机。该样机采用线偏振、窄线宽且频率可宽带调谐的单个1560 nm光纤激光器作为种子源,通过有效提升光纤放大器的输出功率,经PPLN倍频产生的780 nm激光功率高达2.25 W。采用边带锁定的饱和吸收稳频技术,高功率780 nm激光中心频率可长期稳定在±150 kHz以内,且可精确调谐1.2 GHz,线偏振度高达23 dB。该样机操作方便、可搬运,非常适合于Rb原子的精密测量应用。
激光器 光纤激光器 超冷铷原子 边带锁定 频率调谐
1 电子科技大学电子科学与工程学院太赫兹科学技术研究中心, 四川 成都 610054
2 太赫兹科学技术教育部重点实验室, 四川 成都 610054
太赫兹波驱动的动态核极化核磁共振波谱技术能将信号灵敏度提高几个数量级,太赫兹回旋管可实现高功率输出,并有一定的频率调谐范围,符合核磁共振波谱系统对太赫兹辐射源的需求。介绍了应用于核磁共振波谱系统的频率可调太赫兹回旋管的发展,研究了多段式腔体结构以及频率可调太赫兹回旋管中工作电压和磁场与电子注质量的关系。在应用于动态核极化核磁共振的太赫兹频率可调回旋管工作时,多段式腔体结构明显优于传统三段式谐振腔。在设计太赫兹频率可调回旋管时,不仅要考虑改变工作电压或磁场导致的电子横纵速度比的变化,而且还要考虑改变工作电压或磁场导致的电子速度离散和引导中心半径离散的变化。
太赫兹 频率连续可调回旋管 多段式腔体结构 电子注质量
1 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 陆军工程大学野战工程学院, 江苏 南京 210007
微波光子变频与移相技术是微波光子雷达的两个关键技术, 若在实现微波光子变频的同时完成移相, 可以大幅降低微波光子雷达系统的复杂度和体积。本研究基于光电振荡环路提出一种可同时完成微波光子变频与移相的方法, 利用光电振荡环路对基频微波信号进行上变频, 通过改变光电振荡器的输出频率, 实现1.6～21.16 GHz可调谐上变频; 调节可调谐激光器的输出波长, 利用色散补偿光纤的延迟效应等效改变上变频信号的相位, 调谐范围可达50.4°。该方案将微波光子变频与移相技术结合, 在拓展光电振荡器应用范围的同时, 对微波光子雷达的实用化也有一定借鉴意义。
激光光学 微波光子变频 微波光子移相技术 频率可调谐 色散补偿光纤
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
报道了最大输出功率为1.3 W,波长为910~930 nm的单频、可调谐锥形半导体激光放大系统,研究了锥形半导体放大系统输出功率随注入电流和种子光功率的变化。功率为13.6 mW、波长为920 nm的单频种子光经隔离器和聚焦透镜后,功率减小为12.4 mW;入射到注入电流为4 A的锥形放大器中时,输出激光的功率可达1300 mW,增益达到20.21 dB,线宽为660 fm。当种子光功率从0增大到13.6 mW时,放大功率随之增大。该系统获得的激光可以用于四倍频后窄线宽连续可调谐中(深)紫外激光的研究。
激光光学 半导体激光器 锥形半导体放大器 光功率放大 单频可调谐激光 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121401
1 中国电子科技集团公司第三十三研究所, 太原 030006
2 电磁防护材料及技术山西省重点实验室, 太原 030006
采用微控制电路加载技术控制超材料的等效介电常数和等效磁导率在不同时间的空间分布形式, 实现空间滤波器中心频率的可调.设计了一种方环缝隙结构超材料滤波器, 单元结构尺寸为18.5 mm×18.5 mm, 通过在单元结构上加载变容二极管实现X波段内的连续可调.当变容二极管电容值从0.15 pF增大到0.70 pF时, 仿真结果表明滤波器的中心频率从11.8 GHz逐渐减小到10.5 GHz, 工作带宽为16.3% (10.2~12.0 GHz), 通带内的回波损耗最小值为22 dB, 插入损耗最大值为0.6 dB.测试结果表明滤波器的中心频率从11.7 GHz逐渐减小到10.3 GHz, 工作带宽为17.2% (10.1~12.0 GHz), 且通带内的回波损耗最小值为25 dB, 插入损耗最大值为0.5 dB.
超材料 滤波器 二极管 宽频带 频率可调 Metamaterial Filter Diode Broadband Frequency tunable
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所,山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心,山西大学,山西 太原 030006
3 极端光学协同创新中心,山西大学,山西 太原 030006:
外腔半导体激光器是激光光谱学、原子物理学及量子光学领域广泛应用的光源。本文介绍我们研制的利用超窄带宽滤光片作为激光纵模选择元件且反馈量可变的猫眼型852 nm外腔半导体激光器(IF-ECDL)。旋转窄带滤光片的角度，激光波长粗调范围为14 nm。利用光纤延时自差拍法测量了窄带滤光片外腔半导体激光器的线宽，单滤光片进行选频的IF-ECDL线宽约为211 kHz,双滤光片情形的IF-ECDL线宽约为187 kHz。激光频率连续调谐范围大于1.5 GHz，获得了铯原子D2线的两组饱和吸收光谱。所研制的IF-ECDL可应用于精密光谱测量、光通信、激光冷却与俘获铯原子等方面。
窄带滤光片 外腔反馈半导体激光器 纵模调谐范围 线宽 narrow-bandwidth filter external-cavity diode laser frequency tunable range linewidth
1 中国电子科技集团公司第三十三研究所,太原030006
2 电磁防护材料及技术山西省重点实验室,太原030006
为了提高频谱资源的利用率，解决传统滤波器组体积大的问题，利用开口环结构的超材料具有高集成度的特性，设计了一款整体尺寸仅为15 mm×20 mm的滤波器.基于时域有限积分法分析了开口环结构滤波器的反射系数曲线与电磁参数之间的响应特性，通过在开口环缝隙处加载可调谐的二极管器件，实现了超材料滤波器在X波段(10.9~12 GHz)的连续可调，扩展了滤波器的工作频带.该可调谐超材料滤波器的工作带宽达11.0%，通带内回波损耗最小值为32 dB，插入损耗最大值为0.38 dB，具有高集成度、宽频带、通带内选频特性良好的特点.
超材料 滤波器 二极管 开口谐振环 频率可调 Metamaterial Filter Diode Split-ring resonators Frequency tunable
