基于光谱整形与光纤色散的线性啁啾脉冲产生技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qingqing008800
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随着微波技术在宽带无线接入网、无线传感网络、雷达系统以及射频天文学等多个应用领域的发展,对于高频的微波信号进行实时产生成为目前所面临的重大问题。微波光子学作为融合了微波以及光学两大技术学科,其主要研究如何利用光学固有的高速、大带宽、低损耗以及抗电磁干扰等的优势,去解决传统微波技术所面临的带宽以及速率瓶颈的问题。线性调频信号结合脉冲压缩技术,能通过增大脉冲时间宽度来提高探测距离,又可以提升接收机信噪比来提高雷达的距离分辨率。因而在高性能雷达中应用广泛。  本文以基于微波光子技术的线性啁啾脉冲微波信号产生为研究方向,在产生频率啁啾的脉冲微波信号上提出了光子辅助的新方法,主要开展了以下三个方面的研究工作:  1.研究了光纤中群速度色散与自相位调制效应对超短光脉冲传播的频谱影响。由于色散效应,光脉冲在光纤中传播时,不同的频率会在光纤内以不同的速度传播,从而使脉冲到达输出端的延时不同,脉冲被展宽。同时,由于群速度色散的影响,会产生一个近乎线性的频率啁啾。由于自相位调制效应,会使光脉冲引入一个与输入脉冲光强有关的非线性相移,同时在高斯脉冲一个较大的区域内,感应啁啾是线性的且是正的。  2.提出并研究了一种宽带可调的基于光谱滤波以及非平衡色散的线性啁啾微波信号产生的方法。在该方法中,我们通过调节两个可调光滤波器来产生中心频率以及带宽可调的线性啁啾微波信号,产生的微波信号的时间间隔为~11ns、信号带宽为~32GHz,相应的时宽带宽积为~352。  3.提出并研究了一种基于在非平衡Sagnac环中自相位效应的线性啁啾微波信号产生方法。用以解决前一基于光谱滤波以及非平衡色散产生的线性啁啾微波信号不稳定的问题。在该方法中,我们使用Sagnac环结构,使微波信号产生是通过光脉冲在同一个物理通道内作用实现的,因此该系统产生的线性啁啾微波信号要比之前的更稳定。同时我们可以通过调节Sagnac环中单模光纤的长度与色散补偿光纤的色散值来分别改变所产生的线性啁啾微波信号的带宽与频率。在实验中,我们产生的啁啾脉冲信号的带宽最大可达23GHz,对应的时宽带宽积为138。
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