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
北京大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室， 北京 100871
低相位噪声微波信号在通信、雷达、时频计量、深空探测等领域中不可或缺，光子学微波信号产生近年来发展快速，有望在载波频率、调谐性、相噪、可集成、功耗等多个方面突破传统电子学微波信号产生瓶颈。早期的光生微波系统复杂，激光器以及相关稳定设备体积庞大，难以在实验室以外的场所应用。近年来，基于微谐振腔的光学频率梳的迅速发展，凭借其低损耗、小体积、强稳定的优势，基于微腔光梳的微波光子学应用吸引了研究者们的广泛关注，其中基于微腔光梳的光生微波系统得到深入研究。文中将综述国内外近10年来基于微腔光梳的低相噪微波信号产生发展状况，并对基于微腔光梳的光生微波系统在未来应用中的主要挑战与发展趋势作以展望。
光频梳 光生微波 相位噪声 optical frequency combs photonic microwave signal generation phase noise 红外与激光工程
2022, 51(5): 20220236
提出一种在单输入情况下同时产生两路任意相位编码微波信号的方法,不仅可以保证编码信号180°的相移,还可实现编码信号的频率大范围调谐.建立由一个双平行马赫曾德调制器和一个保偏布拉格光栅组成的系统,激光输入双平行马赫曾德调制器调制后,通过保偏布拉格光栅与偏振分束器的共同作用产生两路偏振正交的±2阶边带.其中一对边带经过相位调制器调制后与另一对耦合,最后输出两个光电探测器拍频得到高频率、低噪声的相位编码微波信号.仿真结果表明,通过调节驱动信号的频率,可得到5~100 GHz的一系列四倍频相位编码微波信号.还原的相位信息与脉冲压缩比均和理论值吻合,证明了所提方法具有良好的脉冲压缩性能.
光通信 微波光子学 光生微波 相位编码 双平行马赫增德尔调制器 保偏布拉格光栅 四倍频 频率可调 脉冲压缩 Optical communication Microwave photonics Optical microwave generation Phase coding Dual-parallel Mach-Zehnder modulator Polarization-maintaining fiber Bragg grating Quadruplicated frequency Frequency tunability Pulse compression 光子学报
2019, 48(10): 1006001
卫星遥感、深空探测、电子对抗以及基础科学研究等领域的发展,促进着微波系统向着高频、宽带、大动态范围、广域覆盖等方向发展。传统的微波系统在微波信号的生成、分配、控制、处理等方面面临巨大挑战。微波光子学是研究微波和光波相互作用规律及应用的一门新兴学科,它利用光子学方法产生、分配、控制与处理宽带毫米波信号,被普遍认为是应对上述重大挑战的有效途径。重点阐述了微波光子技术的基本概念、发展历程及其应用前景;分析了微波光子技术面临的动态范围、转换效率、相位噪声等方面的挑战以及最新的研究成果;介绍了微波光子技术在干涉天线组阵、雷达模拟前端信号处理以及光钟方面的应用成果。
微波光子学 军用微波系统 干涉天线阵 光生微波 光载微波 光电子集成 microwave photonics military microwave system interferometric antenna array photonic generation of microwave radio over fiber integrated optoelectronics
中国人民解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
提出并验证了一种光生相位编码微波信号的方法，其主要原理是对编码的相干光边带进行差拍，从而得到高频率、高编码数率、低噪声的相位编码微波信号。该方法简单易行，利于集成，能适应不同的编码速率，产生的微波信号频率大范围可调，能解决电子电路方法中遇到的“电子瓶颈”问题。介绍了所提方法的原理，并进行了理论推导，在系统分析中加入了对调制器驱动信号相位噪声的分析，使得系统建模更加科学完善；实验设计制作了所需的光纤光栅带阻滤波器，产生了20 GHz和25 GHz的相位编码微波信号，实验结果与理论值几乎吻合，证明了所提方法提高脉冲压缩比的能力。
光通信 微波光子学 光生微波 光纤布拉格光栅 脉冲压缩
北京交通大学 光波技术研究所, 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
介绍了单边带调制微波毫米波生成技术研究的背景及意义, 综述了几种主要的单边带调制微波毫米波生成技术方案, 包括移相法、滤波法、非线性效应法, 以及在此基础上的改进方法, 如应用于ROF系统中基于谐波抑制的新型单边带调制方案、应用超窄双传输峰光纤光栅实现光学单边带调制等。还介绍了两种新型单边带调制生成微波毫米波技术, 包括基于极性反转电光调制器的单边带调制技术以及新型光学注入锁定单边带调制实验系统
光纤无线通信 光生微波毫米波发生器 单边带调制 光纤光栅 radio over fiber single-sideband modulation optical generation technology of microwave-millime optical fiber grating
上海交通大学 物理系区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
回顾了基于受激布里渊散射(SBS)的光纤激光器和放大器的研究进展及其应用。由于受激布里渊散射固有的独特性质,光纤布里渊激光器(FBL)和放大器(FBA)在许多领域中有着重要的应用。特别是它们在光信号慢光缓存、超窄线宽激光光源、多波长光纤激光器、光生微波信号的应用开拓近年来引起了广泛的关注,重点回顾了这些研究领域中应用及研究的最新进展。由于光纤布里渊激光器和放大器具有一系列优异的特性,在全光通信、相干光通信及光纤传感等领域中具有日益广泛而重要的应用前景。
光纤光学 受激布里渊散射 光纤激光器 多波长激光器 慢光 光纤布里渊放大器 光生微波信号
