基于单个推挽调制器产生矢量毫米波信号的光路方案，结合几何成形技术，研究了8PSK/GS-8PSK和8QAM/GS-8QAM调制格式下8/16-Gbaud 80 GHz的矢量毫米波信号的传输性能。结果表明，与传统调制格式相比，几何成形后的信号在背靠背和光纤传输条件下的误码率与光功率均有明显的改善，8-Gbaud GS-8PSK信号经过150 km光纤传输后，光功率约有1 dBm的提升；16-Gbaud GS-8QAM调制信号经过背靠背和80 km光纤传输后，光功率约有0.5 dBm的改善。

实验研究了一种采用单个激光源和一个双极化马赫-曾德尔调制器(MZM)产生两路不同频率光射频信号的矢量系统。通过光副载波复用,采用一个调制器和一个光载波即可将两路四相相移键控(QPSK)射频信号加载到两个不同频率的光副载波上,采用偏振复用克服不同频率光信号的串扰,实现了80 km单模光纤(SMF)的高质量信号传输。实验表明,单边带调制格式下,15 GHz和30 GHz的QPSK信号分别经双极化MZM调制,并经80 km SMF传输后,15 GHz的QPSK信号的传输性能表现更优,当光电检测器(PD)的输入功率高于-10.2 dBm时,其解调后的系统误码率(BER)低于3.8×10 -3。系统结构简单,复杂度低,使用的电、光器件少,有效地降低了成本,在未来接入网中发挥了巨大的作用。

提出了一种基于两个并行相位调制器产生正交频分复用(OFDM)矢量毫米波信号的实现方案。与已有的方案相比,所提方案仅需要两个相位调制器,既不需要复杂的电路来控制调制器的直流偏置,也无需采用预编码技术,大幅降低了发射机的复杂度和系统成本。OFDM矢量信号和射频(RF)信号均采用数字信号处理(DSP)模块产生,以保证RF信号频率的灵活调节。在DSP模块中,通过对上变频后的OFDM矢量信号和无调制RF信号进行希尔伯特变换得到双单边带电信号,并将其加载到相位调制器上。采用光交错滤波器滤除光载波,在接收端用一个高速的光电探测器通过拍频得到OFDM矢量毫米波信号。基于所提方案,采用MATLAB和商业光通信仿真软件搭建了仿真平台,得到了50 GHz正交相移键控调制的OFDM矢量毫米波信号,并分析了测量结果与接收光功率和相位差偏移的关系。结果表明,该传输系统的误码率小于硬判决前向纠错门限(3.8×10 -3),这说明OFDM矢量毫米波信号的产生方案是可行的。

为了克服电混频器的瓶颈, 实现大带宽的信号混频, 提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制, 射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器, 相互隔离, 各自调制, 且在2个相互正交的偏振态上传输, 最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频, 上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明: 该方案切实可行, 输入的RF频率在11~25 GHz时, 输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB, 频谱纯度高, 可调谐性好, 变频模式之间切换方便, 系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。

新一代光信息系统(光通信、光传感、光处理等)迫切要求光子器件能够对光信号进行多维度(幅度、相位、偏振等)和高精细操控, 对这些光子器件的多维光谱响应进行精确测量已成为相关领域创新和取得突破的前提。然而, 目前国内外尚无光矢量分析仪表能测量具有飞米级别频谱操控精度光器件的频谱响应。一种实现超高分辨率光矢量分析的有效途径是: 采用微波光子技术将粗粒度的光域波长扫描转换成超高分辨率的微波频率扫描, 辅以高精度电幅相检测, 进而实现光器件多维光谱响应的超高分辨率测量。然而, 该光矢量分析技术仍面临测量范围较窄、动态范围较小和测量误差较大这三个关键挑战。深入分析了这三个关键挑战, 并讨论相关的测量范围拓展技术、动态范围增强技术和测量误差消除技术。此外, 探讨了该技术的未来发展趋势。

提出一种基于单光频梳的简单, 灵活和稳定的变频方法。该方法使用了双偏振正交移相器, 该调制器是一种集成调制器, 集成了两个双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM), 其中一个DPMZM作为光频梳产生器, 另一个进行载波抑制单边带调制产生单边带信号。从该调制器输出的信号是一个正交的耦合信号, 在偏振控制器和偏振片的控制下, 被转化为一个具有固定偏振角的信号, 最后送入光电探测器实现微波信号的产生。仿真结果表明, 通过适当调整该集成调制器中6个直流偏置点和外接的移相器, 可以实现多频段变频。比如C波段3.8 GHz的信号可以被变频到X, Ku, K和Ka波段; X波段9.6 GHz的信号可以被下变频到C波段同时也可以被上变频到Ku, K, Ka波段。除此之外, 整个系统体现出对直流偏置点漂移的良好适应性, 具有很好的可操作性。

为了获得更加稳定的梳状谱发生器，对基于DD（双平行）-MZM (马赫-曾德尔调制器)的单边带调制系统偏置电压控制方案进行了研究，着重分析了非理想消光比对MZM以及调制器偏置电压控制标准的影响，并在此基础上提出了优化的偏置电压判别标准。研究证明，在非理想消光比条件下，选取MZM传输曲线的最高点作为系统偏置电压的判别标准具有更高的精确性。

提出了一个基于偏振调制的最佳接收灵敏度ROF链路系统。其根本原理在于实现具有最佳光载波边带比(OCSR)的光单边带调制技术, 为此, 利用偏振调制和滤波技术, 线偏光首先经由一个特定偏振角α进入偏振调制器, 然后一个固定起偏角β的起偏器被用来合并偏振信息, 最后利用一个光滤波器实现光双边带调制到光单边带调制的转换。研究发现所获得的OCSR只与两个偏振角(α和β)有关, 通过仔细调节上述指标, 可以将OCSR调谐至最佳值0 dB。利用仿真验证了上述结论, 仿真发现通过将OCSR调谐至最佳值将大大提高ROF链路的接收灵敏度。

扫频光源(FSOS)在光通信、光传感和光成像等领域得到广泛应用，其扫频宽度和扫频速度直接影响了这些应用的性能。提出了一种明显改善扫频激光光源扫频范围和扫频速度的新方法，在移频环路中引入单边带调制，增强扫频电光调制，产生高阶稳定的光梳，从而在保证相同线性度和窄线宽条件下，利用窄带的扫频电信号获得宽的光扫频范围。利用200 MHz的射频扫频宽度得到约11.44 GHz的光扫频宽度，扩频约57倍，由于每次扫频时间相同，扫频速度也提高约57倍。