1 上海第二工业大学智能制造与控制工程学院，上海 201209
2 上海第二工业大学计算机与信息工程学院，上海 201209
叶绿素的检测和监测在植物生理、水质状况、农业管理和生态系统健康等方面具有重要意义。笔者设计了一种基于微波光子滤波器（MPF）射频强度的叶绿素检测系统，该系统利用叶绿素质量浓度变化导致光纤端面反射率发生变化的原理，根据射频强度与叶绿素质量浓度之间的关系，实现对叶绿素的检测。该系统具有体积小、抗干扰能力强的特点，而且可以实现长距离检测。在该系统中，宽谱光源、微波信号源、掺铒光纤放大器、电光调制器、隔离器、光耦合器、光电探测器、频谱仪、光纤等构成了迈克耳孙干涉仪结构的微波光子滤波器。提取不同蔬菜的叶绿素溶液，采用该系统对叶绿素溶液进行检测，验证了其在植物叶绿素检测方面的可行性。采用该系统检测了叶绿素实验原液以及由叶绿素标准溶液配制的不同质量浓度梯度的叶绿素溶液，验证了射频强度与叶绿素质量浓度之间存在较好的线性关系，其中最大射频强度与叶绿素质量浓度的线性拟合度（R2）达到了0.9741，灵敏度为0.007881 dB/（μg·L-1），最小射频强度与叶绿素质量浓度的线性拟合度达到了0.9841，灵敏度为0.02258 dB/（μg·L-1）。上述实验结果表明该系统在高质量浓度叶绿素和低质量浓度叶绿素情况下均具有较好的传感性能。
传感 叶绿素 叶绿素质量浓度检测 微波光子滤波器 微波光子传感 光纤传感 中国激光
2023, 50(21): 2107403
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230015
1 东南大学先进光子学中心，江苏 南京 210096
2 东南大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210096
基于微环谐振腔的微波光子滤波器（MPF）以其优异的可调谐特性得到了广泛关注和研究，但通常微环的带宽决定了所实现的MPF带宽，进而限制了滤波分辨率。本文提出并验证了一种基于三微环级联的MPF，相比单个微环，通过多引入两个微环谐振腔，使光载波与±1阶光边带拍频后的相位差谱从0~π变得更陡峭，从而实现了MPF带宽压缩。实验结果表明，本文提出的基于级联三微环的MPF在不提升微环本身Q值的前提下，相比基于单微环的MPF，滤波带宽压缩了约69%，3 dB衰减斜率提高了约3.6倍，实现了更精细的滤波；另外，该MPF还实现了11.5~20.3 GHz的频率连续调谐和187.1~1597.0 MHz的带宽连续调谐。
集成光学 微环谐振腔 微波光子滤波器 带宽 可调谐性 光学学报
2023, 43(22): 2213001
1 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
4 中国电子科技集团公司第五十四研究所光通信研发中心，河北 石家庄 050081
基于微环谐振腔和光纤布拉格光栅，利用相位-强度调制，实现了三种滤波响应可切换微波光子滤波器。通过改变光纤布拉格光栅反射谱、微环谐振腔陷波和光载波三者之间的相对波长，微波光子滤波器的滤波响应可以在带通、平顶带通和高通之间切换。制备了欧拉微环并搭建了微波光子滤波器系统，实现了上述三种响应。三种响应的带宽均具有一定的调谐能力，其调谐范围分别为5.56~7.68 GHz、6.23~11.92 GHz和5.83~10.86 GHz。三种响应下微环的插入损耗均小于10 dB。可切换的滤波响应使该微波光子滤波器具有更高的灵活性，在频率测量、杂散抑制等场景中具有广阔的应用空间。
集成光学 微波光子滤波器 微环谐振腔 光纤布拉格光栅 响应可切换 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0913001
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
光学滤波器应用广泛，在许多应用中至关重要，包括光通信、光谱学、电子学和光学传感器等领域。而基于受激布里渊散射（SBS）效应的微波光子滤波器（MPF）不仅具有低阈值和高增益等优点，而且还具有可重构和可调谐的特性。文章将其应用在光谱分析中，利用该滤波器的可调谐性，使其扫描整个待测信号的光谱，就能对待检测光谱的不同频率成份进行分时提取检测。通过设置该滤波器泵浦支路中扫频激光器的中心频率，在泵浦激发产生SBS效应后，用光谱分析仪测出滤波器每次的输出功率，从而分析得出待测信号的光谱。研究结果表明，随着泵浦功率的增加，滤波器的增益和带外抑制比（OOBR）先逐渐增高，然后降低，拐点在泵浦功率为5 dBm左右，且滤波器的动态范围为-35～-20 dBm。
光谱分析 微波光子滤波器 受激布里渊散射 可调谐滤波器 spectral analysis MPF SBS tunable filter
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
基于受激布里渊散射(SBS)效应的微波光子滤波器(MPF)不仅具有低阈值和高增益等优点, 而且具有可重构和可调谐的特性, 这些特点使得该滤波器引起了业内人士的广泛关注。文章通过对基于SBS的MPF的研究, 得到滤波器通带的规律, 带宽较大且通带较为平坦。用相位调制器(PM)与SBS效应相结合, 通过改变泵浦支路输入光梳的个数和频率间隔, 可以改变布里渊增益谱的带宽, 从而改变滤波器的通带带宽和形状, 即可实现滤波器带宽的可重构性。通过改变泵浦支路输入正弦信号的幅度就可以改变光梳的形状, 随之改变布里渊增益谱和滤波器的平坦度。文章使用仿真软件Optisystem与Matlab联合仿真并分析, 得到基于SBS效应形成MPF的规律和调谐方法。
微波光子滤波器 滤波器 受激布里渊散射 可重构 MPF filter SBS reconfigurable
三明学院 机电工程学院, 福建 三明 365004
微波光子滤波器(MPF)的参数不可调, 限制了其在全光网络中的应用。运用光模式耦合理论和矩阵行列式分析取样光纤布喇格光栅(FBG)的频谱特性, 利用取样FBG的周期性排列结构, 研究得到一种多通道MPF的多参数可调谐设计, 并建立了基于四阶取样FBG阵列的多通道MPF的仿真模型。仿真结果表明: 提高光栅的折射率变化率可增大MPF通道带宽; 增加相邻FBG的光程差可增大MPF通道间隔; 控制FBG温度以调谐MPF中心波长, 使MPF在低通、高通、带通及带阻滤波器之间可灵活切换。
微波光子滤波器 取样光纤布喇格光栅 多通道 可调谐 光模式耦合 microwave photonic filter sampled fiber Bragg grating multi-channel tunable optical mode coupling
东南大学先进光子学中心, 江苏 南京 210096
基于Add-Drop型氮化硅微环滤波器,利用光学单边带调制和光载波分离的方法,实现可重构微波光子带通滤波器。滤波器带宽和带外抑制比分别达到726 MHz和37.0 dB。并且通过改变光载波波长实现1.64~23.41 GHz的滤波器频率调谐;通过调节微环耦合系数实现0.683~2.246 GHz的滤波器带宽调谐,在带宽调谐范围内带外抑制比大于26 dB。
集成光学 微波光子滤波器 可重构 微环谐振腔 载波分离 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 011301
1 中国人民解放军陆军装甲兵学院蚌埠校区，安徽 蚌埠233050
2 中国人民解放军陆军工程大学训练基地，安徽 徐州221000
针对相控阵雷达带宽的扩展，文章提出了一种基于多路啁啾微波脉冲（CMP）信号产生及延时控制的新型波束成形系统。该系统由多个平行的具有二阶相位特性的微波光子滤波器（MPF）构成，且MPF均通过非均匀抽头延时重构获得。通过将超宽带信号输入该多路MPF系统，即可产生多路CMP信号并输入各个阵列天线阵子，借助于光纤色散，通过调谐MPF重构所需要的光载波波长即可实现脉冲信号的延时控制，从而实现信号的波束成形。仿真结果表明，该系统可以产生多路CMP信号，且信号延时量可以得到控制，并实现了波束指向的控制。该研究成果有助于推动相控阵雷达带宽的进一步扩展。
啁啾微波脉冲 波束成形 微波光子滤波器 真延时 CMP beamforming microwave photonics filter group delay
