针对采用分立器件实现载波抑制双边带(DSBCS)调制的被动补偿光纤环路微波频率传递方案的缺陷, 对基于DSBCS调制的光纤环路微波频率传递系统进行稳定性优化设计和测试验证, 设计了基于微波芯片的一体化接入节点电路, 以腔体分隔的金属和高精度的温度控制模块屏蔽串扰、减小外界温度影响, 实验测试了系统电路底噪、60 km光纤环路系统性能。测试结果表明: 采用集成化的接入节点电路显著降低了系统电路底噪和1 m光纤传递底噪, 在60 km光纤环路的20 km/40 km、40 km/20 km处输出频率的相对稳定度均优于4×10-14/s、2×10-17/day, 长期稳定度比采用分立器件实现的节点电路时优化约一个量级。

载波抑制单边带调制是一种特殊的幅度调制形式, 它将载波和另一个边带抑制, 提高频带利用率, 增加了光纤的传输容量。并可有效抑制色散, 延长信号的传输距离。被广泛应用于长距离高频微波ROF系统中。文中详细分析了利用商用铌酸锂调制器产生载波抑制单边带信号的原理, 并据此分析, 搭建了试验系统, 分别产生了±1阶(即长波方向和短波方向)的载波抑制单边带信号。

为了延长信号传输距离、方便探测及降低噪声，并最大可能地保留信号能量，可通过移相法实现载波抑制单边带(SSB-CS)信号输出，采用导频法控制商用铌酸锂双平行(IQ)调制器可达到上述目标。实验结果表明：所提方法在2～18 GHz范围内，输出信号的载边比和边边比均大于20 dB；该方法能在不使用IQ调制器内置光电二极管(PD)的前提下，有效控制调制器工作状态，得到载边比和边边比均满足预期的SSB-CS信号。

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。

基于三角波调相谱技术的谐振式集成光波导陀螺(RIOG)信号检测,光波相位调制引入的频谱分量所带来的光学噪声成为限制陀螺性能提升的主要因素。结合光波在三角波相位调制下的频率变化特性和波导谐振腔的光传输特性,给出了三角波调制下的同步解调信息;依据三角波调制下对背向散射噪声抑制的幅度调制参数和系统最大灵敏度工作点的频率调制参数,结合多光场叠加原理,理论仿真分析了谐振谱不同谐振区的输出脉冲噪声,这种脉冲噪声将对工作于不同调制频率下顺逆时针传输光波的信号采集区带来干扰;搭建了基于二氧化硅波导环形谐振腔的陀螺实验系统,分别测试了激光扫描下谐振腔不同谐振区的脉冲噪声和激光频率锁定在谐振腔谐振点时的脉冲噪声,与理论分析一致。分析结果表明,RIOG采用的三角波调相谱信号检测技术存在无法克服的脉冲噪声,针对不同要求的RIOG,给出了相应的调制技术方案,这为RIOG的工程化和性能优化提供了技术参考。

提出了一种基于改进的光载波抑制调制方式的光学生成高倍频可调谐毫米波的方案.该方案利用均匀光纤光栅型声光可调谐滤波器选取光载波抑制信号中的两个边带分量进行拍频, 实现高倍频且倍频因子可调的毫米波信号的生成.为避免色散所致的码元时移效应, 将基带数据信号仅调制到光载波抑制信号的一个边带分量上.仿真验证了倍频因子分别为2,6,10,14,18和22的毫米波信号的生成.另外, 对22倍频下的光载无线电系统的链路性能进行了仿真分析, 毫米波信号在调制2 Gbit/s的非归零码型数据信号经50 km的光纤传输后, 系统的眼图仍保持良好的睁开度, 链路的功率代价仅为0.4 dB.系统具有良好的传输性能, 可以满足通信系统的需求.

背向散射噪声是谐振式光纤陀螺的主要噪声之一。基于载波抑制法降低背向散射噪声的原理, 建立了温度和电压对陀螺零偏影响的数学模型, 理论证明此方法受温度影响较大且对电路要求较高。提出了三频差动谐振式光纤陀螺新方案, 该方案通过谐振腔内运行三束频率间隔较大的光波来抑制背向散射噪声。与传统二频闭环陀螺进行了对比试验, 结果表明: 新方案能有效地降低陀螺噪声, 最大陀螺零偏和零偏稳定性改善约4倍。

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。

光载无线技术(RoF)因其大带宽、高移动性和低传输损耗等特点,成为未来接入网极具前景的解决方案之一。同时,该技术与矢量调制格式结合可以有效提高系统容量。但是如何低成本地产生光矢量微波/毫米波一直是亟待解决的问题。从预编码和光子倍频技术出发,提出多种光子辅助微波/毫米波产生方案,这些方案从成本、器件可用性、系统复杂度、系统容量等角度对传统方案进行了改进,为将来的研究工作提供参考。

通过求解耦合非线性薛定谔方程, 数值分析了8×40Gbit/s波分复用(WDM)系统中色散、偏振模色散(PMD)、非线性效应和信道间距对载波抑制归零-差分正交相移键控(CSRZ-DQPSK)调制格式的影响。结果表明不同信道间传输特性相似, 而在高速、窄信道间距的WDM系统中偏振模色散(PMD)和非线性效应的影响会进一步加剧。当入纤功率从8dBm增大到11dBm时, CSRZ-DQPSK调制格式Q值从7.8dB线性降低到2.8dB, 而当信道间距低于100GHz后系统性能急速变差。