研究了里德伯原子系统采用直接解调法对微波调幅信号进行解调时的工作点与基带信号非线性失真之间的关系。首先，利用里德伯原子的电极化率理论表达式，得到在耦合光、探测光和微波的频率均为零失谐条件下，里德伯原子系统对微波调幅信号的解调模型；然后，计算探测光透射率对微波拉比频率的一阶导数和二阶导数，并利用二阶导数为0这一条件，得到里德伯原子汽室的非线性失真最小的点，即最佳线性工作点；最后，采用总谐波失真（THD）来分别研究里德伯原子汽室的静态工作点、基带信号的幅度与解调所引起的非线性失真之间的关系。仿真结果表明，对于里德伯原子¹³³Cs（采用能级6S_1/2、6P_3/2、47D_5/2、48P_3/2），当耦合光拉比频率为2π×2.7 MHz，并且调幅微波基带信号的电场强度幅值为1 mV/m时，工作在最佳线性工作点附近的原子汽室所引入的THD可低至-95.4984 dB。

通过抑制微波光子链路中的非线性失真因子可以提高MPL的带宽和无杂散动态范围(SFDR)。提出了一种基于双电极马赫-曾德尔调制器和平衡探测的线性化方案,该方案结合了相位控制,优化偏置电压以及平衡探测技术,理论分析结果显示,系统可消除二阶谐波失真(HD2),抑制三阶交调失真(IMD3)和五阶交调失真(IMD5)。利用OptiSystem软件进行了仿真分析,结果显示:二阶交调失真和HD2被完全消除,IMD3和IMD5被抑制在基底噪声以下,其中,IMD3被抑制约45.76 dB,三阶SFDR达到114 dB·Hz 2/3,五阶SFDR达到137.97 dB·Hz 4/5。

在基于外差方案的干涉型光纤检波器中,正交载波的获取是其中的一个重要环节。谐波失真和相对幅度误差是评价解调信号质量的重要指标,正交载波之间存在的相位偏差会导致解调信号的谐波失真和相对幅度误差增大。分析了正交载波的相位偏差与解调结果的谐波失真、相对幅度误差之间的关系,运用级数分解和贝塞尔函数展开式进行数学推导,并进行了仿真验证。分析结果表明,正交载波的相位偏差与谐波失真/相对幅度误差呈正相关,当要求谐波失真优于-40 dB、相对幅度误差小于1%时,需要控制相位偏差在1.6×10 ^-2 rad以下。最后搭建了实验测试系统,实验结果验证了理论的正确性。

通过理论分析激光语音检测系统, 提出一种引入参数估计误差的反正切解调补偿算法, 并建立了系统总谐波失真与关键参数及其误差的定量数学关系式。文中用总谐波失真(THD)和无杂散动态范围(SFDR)分别表征系统微振动信号解调效果和可以与大干扰信号(阻塞信号)相区别的最小信号值。实现了非接触、远距离、高灵敏度的微振动信号检测。通过实验和仿真均验证了反正切补偿算法的可行性。实验结果表明: 该系统可以检测音频范围内的微弱振动, 在现有光学硬件平台基础上, 利用文中提出的反正切补偿算法, 能在35 m范围内较好地还原语音信号。

高线性度的电光调制器是构建微波光子链路的核心器件。硅光子调制器利用PN结的载流子色散效应实现微波信号对光波的调制, 基于不同结构PN结的调制器有不同的非线性特性。本文采用二阶无杂散动态范围表征二阶谐波失真度, 实验研究了采用侧向PN结和交趾型PN结所构成的Mach-Zehnder(MZ)调制器的二阶谐波失真特性。基于侧向PN结和交趾型PN结的MZ调制器的二阶无杂散动态范围为分别为85.11 dB·Hz1/2、78.44 dB·Hz1/2, 表明基于侧向PN结的MZ调制器具有更好的线性度。

设计了一种应用于电力线窄带载波通信发送端中的高线性度、全差分的线驱动器。该结构上包括增益可调的预放大级和功率输出级。其中预放大级的输出摆幅可调，功率输出级的静态功耗可调，可针对系统输出功耗检测电路检测到的功耗输出信息选择相应的静态功耗。电路基于中芯国际(SMIC)的0.18 μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺设计。后仿真结果表明，在输出摆幅峰峰值为4 V的情况下，最大电流驱动能力可达667 mA，总谐波失真(THD)小于-60 dB，符合电力线窄带载波通信的应用要求。

利用光学时间拉伸法对微波信号进行降频处理，提高了后端电子模数转换器的有效模拟带宽和有效采样速率.设计了一套对5 GHz微波信号十倍降频的光学时间拉伸模数转换系统.对色散导致的信号功率损耗特性以及调制引起的谐波失真进行了理论分析和数值仿真，结果表明：当系统带宽为5 GHz时，光学时间拉伸引入的信号噪声失真比不会劣化后续电子模数转换器的有效位数，该模数转换系统的有效模带宽可达8 GHz，有效采样率为200 GS/s.

在各种波长调制光谱理论中, 波长调制函数的形式一般是随时间变化的正弦函数, 而在实际应用中, 标准的正弦函数信号容易混入高次谐频而失真, 从而给系统引入误差。 理论研究了当正弦波长调制函数中混入二倍频项时洛伦兹线型的傅里叶级数, 推导了该条件下洛伦兹线型的N阶傅里叶系数的表达式。 表达式中引入了谐波失真度参数K以表示二次倍频分量与基频的比值, 并针对K>001与K<001情况分别作了数值仿真, 仿真结果表明: 当K小于001时, 正弦调制函数的谐波失真带来的影响可以忽略, 当K接近或高于01时, 则会导致洛伦兹线型傅里叶级数幅度曲线中心点偏离原点, 并且谐波曲线的阶次越高, 或谐波失真度越大, 曲线的偏离程度越严重。 另外, 仿真了在K大于001时, 不同的调制度对奇数和偶数阶谐波幅度曲线的影响, 结果表明存在一个最佳的调制度可以使谐波失真对正弦波长调制的影响最小。 结果有利于加深对波长调制光谱的认识, 对激光稳频技术也有重要的参考作用。