【摘要】：微波光子學(xué)是微波學(xué)和光學(xué)兩門學(xué)科相融合的產(chǎn)物,利用光學(xué)系統(tǒng)將微波毫米波信號在光域上進行處理和傳輸,而微波光子濾波器(MPF)是微波光子學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點之一。相對于傳統(tǒng)的微波濾波器,MPF不僅具備良好的抗電磁干擾能力,而且還具備損耗低、在設(shè)計時靈活性強、不受電子瓶頸困擾等特性。由于傳統(tǒng)的正系數(shù)MPF的濾波功能僅限于低通濾波,因此該濾波器在實際應(yīng)用范圍中存在很大的限制。為了滿足科研和技術(shù)發(fā)展的需要,設(shè)計具有帶通濾波功能的MPF成為科研人員和學(xué)者們的研究熱點。合理的選擇MPF的抽頭光源能夠有效提升濾波器的性能,通常用作MPF抽頭光源的可以有光譜切割寬帶光源、多個單波長激光器組成的激光器陣列和多波長光纖激光器(MWFL)。當濾波器的抽頭光源選擇為光譜切割寬帶光源時,濾波器系統(tǒng)則會引入噪聲從而影響到濾波器的各種性能;當抽頭光源為獨立激光器陣列時,濾波器系統(tǒng)不僅更加復(fù)雜而且會大幅增加系統(tǒng)成本;而抽頭光源為MWFL時,不僅減少了系統(tǒng)引入的噪聲,還提高了光源的質(zhì)量,有效的降低了系統(tǒng)所需要投入的成本。本文采用基于高摻雜餌纖的MWFL作為MPF的抽頭光源,利用石英光纖中的受激布里淵散射(SBS)效應(yīng)引入一個相移量實現(xiàn)復(fù)系數(shù),進而設(shè)計了一款具有帶通濾波功能的多抽頭復(fù)系數(shù)MPF。通過調(diào)節(jié)SBS泵浦光功率和頻率失諧量從而實現(xiàn)對相移量的大小控制,進而使MPF中心頻率能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)可調(diào)諧。利用激光器輸出的可調(diào)諧多波長激光信號作為抽頭光源,研究了抽頭光源和SBS增益介質(zhì)對MPF響應(yīng)特性的影響。主要內(nèi)容如下:1.首先深入研究了石英光纖中SBS效應(yīng)引入附加相移的機理,進而詳細討論了SBS泵浦光功率、頻率失諧量等因素對相移量的影響。2.仿真分析了SBS增益介質(zhì)長度、抽頭光源的波長間隔以及抽頭數(shù)目對MPF性能的影響,以期對基于SBS效應(yīng)的復(fù)系數(shù)MPF進行整體優(yōu)化設(shè)計。3.搭建了高摻雜摻餌光纖MWFL的實驗平臺,并優(yōu)化了激光器的主要性能參數(shù),通過實驗獲得了波長間隔大小為0.338nm,波長數(shù)目為16個的穩(wěn)定多波長激光信號。4.以實驗中得到的多波長激光信號作為抽頭光源,利用SBS的相移效應(yīng)設(shè)計了一款多抽頭復(fù)系數(shù)MPF,仿真研究了抽頭光源的波長間隔和波長數(shù)目,以及不同型號石英光纖對復(fù)系數(shù)MPF性能參數(shù)的影響。
【圖文】：

邐信號逡逑光纖環(huán)逡逑圖２－３丨ＩＲ－ＭＰＦ結(jié)構(gòu)示意圖逡逑１ＩＲ－ＭＰＦ即濾波器的抽頭數(shù)目無限多，圖２－３是一個典型的ＨＲ－ＭＰＦ結(jié)構(gòu)逡逑示意圖，該結(jié)構(gòu)仍采用單個光源，該光源在濾波器系統(tǒng)中的光纖環(huán)中無限循環(huán)，逡逑每轉(zhuǎn)一圈就形成一個濾波器抽頭，該結(jié)構(gòu)在理論上可行構(gòu)成ＨＲ－ＭＰＦ。逡逑２．２．２正系數(shù)、負系數(shù)和復(fù)系數(shù)ＭＰＦ逡逑根據(jù)抽頭系數(shù)的不同，ＭＰＦ可以分為正系數(shù)、負系數(shù)和復(fù)系數(shù)ＭＰＦ。山公逡逑式（２－９）可知，當抽頭系數(shù)0（？）全為正數(shù)時，即可得到正系數(shù)ＭＲ：，以四gc頭的逡逑ＭＰＦ為例，設(shè)定濾波器抽頭系數(shù)為［１，丨N１］，從圖２－４可以看出，該濾波器頻率逡逑響應(yīng)對應(yīng)于一個低通濾波器

逑頭的＼＾？為例，設(shè)定濾波器抽頭系數(shù)為［１，－１，１，－１］，根據(jù)公式（２－９）可得四抽頭的逡逑負ＭＰＦ的傳輸函數(shù)（２－１０），其對應(yīng)的頻率響應(yīng)如圖２－５所示。逡逑ＨｉｆＲｆ）邋＝邋＼－ｅ－］１＾Ｔ邋＋邋ｅ￣ｊＡ＾ｒ邋－邋ｅ￣ｊｂ＾Ｔ邐（２－１０）逡逑負系數(shù)ＭＰＦ不存在正系數(shù)ＭＰＦ的僅能實現(xiàn)低通濾波的局限性，但是該濾波逡逑器可調(diào)諧性的實現(xiàn)的方法主要是改變相鄰兩路光信號間的基本延時單元；Ｔ。圖逡逑２－５中虛線所示為濾波器中心頻率調(diào)諧前ＭＰＦ的頻率響應(yīng)，此時濾波器的主旁瓣逡逑抑制比（ＭＳＳＲ）為５．６５ｄＢ，３ｄＢ帶寬為２．５９ＧＨｚ，自由頻譜范圍（ＦＳＲ）為８．４１ＧＨｚ；逡逑圖２－５中實線所示濾波器中心頻率調(diào)諧后ＭＰＦ的頻率響應(yīng)，此時ＭＳＳＲ為逡逑５．６５ｄＢ，３ｄＢ帶寬為２．０２ＧＨｚ，ＦＳＲ為６．５４ＧＨｚ？通過比較可知，濾波器在中心頻逡逑率調(diào)諧的過程中，濾波器的ＭＳＳＲ并未發(fā)生變化，而ＦＳＲ和３ｄＢ帶寬發(fā)生改變，逡逑導(dǎo)致濾波器頻率響應(yīng)特性產(chǎn)生變化。逡逑１邋：卜；／邋罐■逡逑Ｉ－１０邋丨丨邐：？逡逑；邋ｉ邐！邐ｊ邋ｉ逡逑－１５ｋ邐：邋Ｉ邋－邋Ｉ邋！＇逡逑！逡逑－２0邐：邋Ｉ邐Ｉ逡逑２５１邐ｉ邐ｉ邐ｉ邋ｉ邐ｉ邐？邐＞邐？邐ｔ逡逑０邐２邐４邐６邐８邐１０邐１２邐１４邐１６邐１８邐２０逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／ＧＨｚ逡逑圖２－５扣１頭系數(shù)為［１，，－１，１，－１］的負系數(shù)１＾？頻率響應(yīng)圖逡逑相較于正系數(shù)和負系數(shù)ＭＰＦ
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN713

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本文編號：2591330