【摘要】：微波光子技術(shù)是一門新興的交叉學(xué)科,越來越廣泛應(yīng)用于光載無線、射電天文和雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域。微波光子鏈路具有損耗低、帶寬大、質(zhì)量輕、抗電磁干擾以及在信號處理方面的優(yōu)勢。對微波光子鏈路的性能正在開展各種廣泛的研究。本文旨在介紹微波光子鏈路的構(gòu)成及工作原理,重點(diǎn)研究微波光子鏈路和光電探測器的殘余相位噪聲。論文的主要研究內(nèi)容如下：(1)綜述了微波光子技術(shù)的發(fā)展以及微波光子鏈路的應(yīng)用。介紹了外調(diào)制微波光子鏈路的主要器件和工作原理。(2)研制了激光器的電流驅(qū)動與恒溫控制電路,并制作了微波光子收發(fā)模塊,實(shí)驗(yàn)測試顯示,9小時(shí)內(nèi)激光器輸出光功率漂移≤0.4%。(3)解釋了相位噪聲和隨機(jī)信號處理的一些概念,介紹了相位噪聲測量的基本實(shí)驗(yàn)方法。引入了互譜法測量待測器件相位噪聲的基本理論,并對該方法進(jìn)行了理論與仿真研究。(4)高性能雷達(dá)系統(tǒng)對微波光子鏈路的殘余相位噪聲也有嚴(yán)格要求,微波光子鏈路引入的附加相位噪聲會降低雷達(dá)系統(tǒng)的靈敏度。提出了一種測量長距離微波光子鏈路殘余相位噪聲的雙音互相關(guān)方法。該方法可以有效抑制參考源引入測量系統(tǒng)的相位噪聲,從而使長距離鏈路殘余相噪的測量成為可能。建立了雙音互相關(guān)殘余相噪測量方法的理論模型并對該測量方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究�；谠摲椒y量了1m、2km和6km微波光子鏈路的殘余相噪,結(jié)果顯示6km鏈路的殘余相噪比1m鏈路惡化了10dB。(5)光電探測器作為微波光子鏈路的核心器件之一,其殘余相噪會惡化整個鏈路的殘余相噪,本文首次將雙音信號互相關(guān)的方法應(yīng)用于測量光電探測器的殘余相噪。實(shí)驗(yàn)研究了反偏電壓、輸入光功率和非線性對光電探測器殘余相噪的影響。結(jié)果表明：探測器反偏電壓越大,其殘余相噪越小；探測器工作在線性區(qū)時(shí),增大輸入光功率,其殘余相噪幾乎不變,探測器工作在飽和非線性區(qū)時(shí),增大輸入光功率,其殘余相噪隨之增大;探測器非線性越嚴(yán)重,其殘余相噪越大。
[Abstract]:Microwave photon technology is a new interdisciplinary subject, which is more and more widely used in optical wireless, radio astronomy and radar systems. Microwave photonic link has the advantages of low loss, large bandwidth, light mass, anti-electromagnetic interference and signal processing. The performance of microwave photonic link is widely studied. In this paper, the structure and working principle of microwave photonic link are introduced, and the residual phase noise of microwave photonic link and photodetector is studied. The main contents of this paper are as follows: (1) the development of microwave photon technology and the application of microwave photonic link are reviewed. The main devices and working principles of the external modulation microwave photonic link are introduced. (2) the current drive and constant temperature control circuit of the laser is developed, and the microwave photonic transceiver module is fabricated. The output power shift of the laser is less than 0.4 in 9 hours. (3) some concepts of phase noise and random signal processing are explained, and the basic experimental methods of phase noise measurement are introduced. The basic theory of cross-spectrum method is introduced to measure the phase noise of the device to be tested, and the theory and simulation of this method are studied. (4) the residual phase noise of microwave photonic link is also strictly required in the high performance radar system. The additional phase noise introduced by microwave photonic link will reduce the sensitivity of radar system. A dual tone cross-correlation method for measuring residual phase noise in long distance microwave photonic links is proposed. This method can effectively suppress the phase noise of the reference source introduced into the measurement system, thus making it possible to measure the residual phase noise in the long distance link. The theoretical model of dual tone cross-correlation residual phase noise measurement method is established and the measurement method is studied experimentally. Based on this method, the residual phase noise of 1mm2 and 6km microwave photonic link is measured. The results show that the residual phase noise ratio of 6km link is deteriorated by 10 dB. (5) as one of the core devices of microwave photonic link, the photodetector is used as one of the core devices of microwave photonic link. The residual phase noise will worsen the residual phase noise of the whole link. In this paper, the method of cross-correlation of two tone signals is applied to measure the residual phase noise of photodetector for the first time. The effects of reverse bias voltage, input optical power and nonlinearity on the residual phase noise of photodetector are experimentally studied. The results show that the larger the reverse bias voltage, the smaller the residual phase noise. When the detector works in the linear region, the residual phase noise of the detector increases when the input optical power is increased, and the residual phase noise increases when the detector works in the saturated nonlinear region. The more nonlinear the detector, the greater the residual phase noise.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN015

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