基于相位调制的可调谐微波光子滤波器研究

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微波光子滤波器作为微波光子学的一个重要研究方向,与传统的数字滤波器相比,具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰等优点,以及能够实现带通或陷波中心频率响应的连续可调谐,正逐渐成为光纤通信领域关注的焦点。本文主要深入研究了基于相位调制的可调谐微波光子滤波器,主要内容如下:第一、介绍了微波光子滤波器的系统结构及其应用,并根据不同特性对微波光子滤波器进行了分类,总结了近年来可调谐微波光子滤波器的研究现状。第二、详细的阐述了基于相位调制的带通微波光子滤波器和基于相位调制的陷波滤波器微波光子滤波器的基本原理,并对微波光子滤波器的主要性能参数进行了分析,为之后章节介绍的可调谐微波光子滤波器做了理论铺垫。第三、提出了一种基于四波混频的可调谐微波光子滤波器。根据四波混频效应产生多波长作为微波光子滤波器的光源,分别提出了带通和陷波微波光子滤波器系统结构。在带通微波光子滤波器系统结构中,通过连续的改变两台单波长可调谐激光器的波长间隔,从而使四波混频效应产生的多波长光源的波长间隔连续地改变,实现了带通微波光子滤波的通带中心频率的连续可调谐。在陷波微波光子滤波器系统结构中,通过FD-OP控制相位调制信号的边带和相位实现滤波器的陷波频谱响应,再通过FD-OP对光载波和上边带调制信号引入额外的相移量实现滤波器陷波位置的连续调谐。第四、提出了一种基于多波长光纤激光器的可调谐微波光子滤波器。根据非线性偏振旋转效应产生多波长光信号作为微波光子滤波器的光源,通过增加光载波的波长数目来降低带通和陷波微波光子滤波器的带宽。在该系统结构中,通过引入FD-OP对相位调制信号的边带进行控制,实现相位调制向单边带强度调制的转换,并且通过FD-OP对相位调制信号的边带和相位进行控制,在实现调制转换的同时实现了带通滤波器向陷波滤波器的切换。最后通过FD-OP对光载波和上边带调制信号引入额外的相移量实现滤波器带通和陷波中心频率的连续调谐,并且在中心频率调谐的过程中频谱响应的形状保持不变。
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