微波光子学及其链路研究进展与应用综述

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微波光子学技术研究与应用

微波光子学技术研究与应用

微波光子学技术研究与应用微波光子学技术是一种基于光学与微波电子学相结合的新型技术。

它的诞生,不仅推动了光子学领域和微波电子学领域的交叉应用,也为现代通讯技术和计算机科学提供了新的思路和技术支持。

本文将从基本概念、技术原理、设备与系统、应用领域等方面着手,对微波光子学技术的研究和应用进行深入的分析与探讨。

一、基本概念微波光子学技术是一种利用微波信号和光信号的频率、相位、强度等相互关系,实现光- 微波光子信号的可控调制、放大和转换的技术。

经过多年的发展,微波光子学技术已经成为一种高新技术,被广泛应用于通信、雷达、遥感、医疗、科学研究等多个领域。

二、技术原理微波光子学技术主要基于微波电子学和光子学的互补性和耦合性,实现了光信号和微波信号的高效传输和处理。

其中,微波电子学负责调制和控制微波信号,光子学则是负责携带和传输信息的光信号。

在微波光子学技术中,微波电子学和光子学相结合,通过光学元件将光信号转换为微波信号,也可以将微波信号转换为光信号。

这样一来,微波光子学技术就不仅可以满足高速宽带通信的需求,还可以应用于雷达、遥感、医疗、科学研究等多个领域。

三、设备与系统微波光子学技术的设备和系统主要包括光纤延迟线、超宽带光源、光学调制器、微波光子混频器、微波光子放大器、微波光子滤波器等各种组件。

这些组件可以通过不同的组合和优化,实现不同的微波光子学系统。

例如,延时线和光学调制器可以实现微波信号的时间抽取和调制,超宽带光源可以提供宽带光信号,微波光子混频器可以实现光信号和微波信号的混频,微波光子放大器可以放大微波信号,微波光子滤波器可以实现微波信号的滤波和频谱成型等等。

四、应用领域微波光子学技术通过高速、宽带、低噪声、高灵敏度、低失真等优良特性,已经广泛应用于通信、雷达、遥感、医疗、科学研究等多个领域。

1、通信领域微波光子学技术是实现高速光纤通信的重要技术。

光纤通信采用微波光子学技术,可以实现宽带、高速、低损耗、远距离的通信,是实现互联网信息高速传输、视频会议、网络游戏、在线教育等数字化服务和应用的关键技术。

微波光子技术及工程应用的现代研究

微波光子技术及工程应用的现代研究

微波光子技术及工程应用的现代研究摘要随着互联网的持续快速发展,各种新业务层出不穷,使人们对网络接入带宽的需求持续增加。

DWDM技术具有传输容量大、传输距离长、信道多,多种类型的信号可同时传输等优点。

简述了微波光子技术和DWDM技术,介绍其在实际工程中的应用,以及日常维护工作的注意事项。

关键词接入带宽;DWDM技术;工程应用1 DWDM技術概述光波分复用技术的出现和掺铒光纤放大器的发明使光通信得到迅速发展。

光纤通信具有损耗低,抗电磁干扰,超宽带,易于在波长、空间、偏振上复用等很多优点,目前已实现了单路40~160 Gb/s、单根光纤10 Tb/s 的传输。

随着传输速率的不断提高,光纤系统需要在光发射和接收机中采用微波技术。

光纤技术与微波技术相互融合成为一个重要新方向,微波光子学,主要研究集中在两方面:一是解决传统的光纤通信技术向微波频段发展中的问题,包括激光器、光调制器、放大器、探测器和光纤传输链路复用的研究;二是利用光电子器件解决微波信号的产生和控制问题,主要有光生微波源、光域微波放大器、微波光子滤波器、光致微波电信号的合成和控制等。

波分复用(WDM)技术是在一根光纤中同时传输多路波长光信号的一项技术。

其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用),并作进一步处理,恢复出原始信号后送入不同的终端。

DWDM系统可分为集成式和开放式。

集成式DWDM系统要求SDH终端设备具有满足G.692的光接口:标准的光波长、满足长距离传输的光源。

开放式DWDM系统就是在波分复用器(OMU)前加入光波长转换器(OTU),将SDH 非规范的波长(G.957标准)转换为标准波长(G.692标准),如图1所示。

OMU:光复用器。

ODU:光解复用器。

OLA:光线路放大器。

OTU:光波长转换器。

SDH:同步数字传输体系[1]。

2 工程应用案例分析在工程应用中DWDM系统最基本的组网方式为点到点组网、链形组网和环形组网,本案例采用DWDM最常用组网方式,环形组网。

微波光子学理论及其应用的研究

微波光子学理论及其应用的研究

微波光子学理论及其应用的研究微波光子学是一门新兴的交叉学科,它既涵盖了微波技术和光子学的内容,又关注于微波与光子学之间的结合。

它的研究目标是开发出新型微波和光学器件,将微波技术和光机电一体化技术完美结合起来,实现各种新型设备和系统的构建,对于现代通信、信息科学和生物医学等领域的发展,都具有重要的应用价值。

一、微波光子学的概念微波光子学是由光学和微波技术相结合而形成的交叉学科。

微波光学是一种利用微波和漫反射光波进行通信的技术,是现代通信技术的重要组成部分。

其关键技术是微波光子器件,如光纤陀螺仪、微波光学时钟、微波光子器件等。

微波光子学的发展是为了克服传统微波技术所受到的限制,实现高速率和超长距离通讯的目标。

二、微波光子学的发展微波光子学的起源可以追溯到上世纪六十年代。

在这个发展时期,人们开始将微波技术和光子学技术进行结合,并尝试利用光脉冲对微波信号进行处理。

上个世纪九十年代以来,随着技术的不断发展和微波、光子学等多个领域的交叉,微波光子学逐渐发展成了一门新兴的学科。

现在的微波光子学已经成为一门涵盖广泛的领域,例如光纤通信、雷达技术、频带宽度等都有微波光子学的应用。

三、微波光子学的理论基础微波光子学的理论基础主要有两方面,分别是微波技术和光子学技术。

微波技术主要涉及到微波信号源、微波放大器、微波混频器、微波滤波器等器件的设计和制造。

光子学技术则关注光子器件设计和制造,以及光电子器件的研究。

另外,微波光子学的理论还包括大量的光子学和微波学的交叉领域。

例如,光学理论的高阶谐波产生、特定光纤中的非线性光学效应、微波微粒子量子场论等。

总之,微波光子学的理论体系非常复杂,既涉及到微波技术、光子学技术,又涵盖了众多领域的交叉研究。

四、微波光子学的应用微波光子学的应用非常广泛,包括雷达技术、光载波通信、光纤通信等。

学者们正在积极研究相应的应用,以便在常规微波设备的基础上实现更高的灵活性和性能。

下面,我们分别介绍一下微波光子学在不同领域的应用。

微波光子学技术的研究与应用

微波光子学技术的研究与应用

微波光子学技术的研究与应用随着科技的不断发展,微波光子学技术作为现代科技领域的一种新兴技术逐渐受到人们的关注。

微波光子学技术是一种将微波和光子学有机结合在一起的新兴技术。

通过利用微波场的特性,将微波与光波进行转换,在通信、雷达遥感、计算机和可编程逻辑控制器等领域展现出极大的应用价值。

一、微波光子学技术的基础理论微波光子学技术是一种利用微波和光波相互转换从而实现光波信号传输和处理的技术。

微波和光波是相互独立的两种物理信号,具有互补性的特点。

微波的波长较短,传播损耗小,适合于长距离传输。

而光波的波长较长,传播速度快,传输带宽大,抗干扰能力强。

微波光子学技术的基础理论包括微波与光波之间的相互转换方法以及微波光子学中常用的光纤、微波源、光模式分复用器等技术设备。

二、微波光子学技术的研究进展微波光子学技术的研究发展自20世纪80年代以来,发展迅速。

近年来,随着纳米技术和量子技术的不断发展,微波光子学技术的研究进展更加迅速,取得了一些重要进展,例如:1. 量子微波光子学量子微波光子学是利用微波光子学中的量子效应来实现量子计算和量子通信的一种新领域。

其基本思想是将微波和光子结合起来,作为量子比特来存储和处理量子信息。

该技术已经成为利用超导电路和光学量子通信的基础。

2. 微波光子学在通信系统中的应用微波光子学在通信系统中的应用主要体现在光纤通信和无线通信。

在光纤通信中,利用微波光子学技术可以将光信号转换为微波信号,从而实现信号的传输和处理。

在无线通信中,微波光子学技术主要用来优化无线信号的传输和接收。

三、微波光子学技术的未来发展微波光子学技术在未来的发展趋势中将会越来越重要。

随着物联网的快速发展,大数据和人工智能的应用,需要更高性能的通信和计算机器。

此外,量子计算和量子通信技术的进一步推广也需要微波光子学技术的支持。

在未来,微波光子学技术的发展中,将会涌现更多的新技术和新应用。

结论综上所述,微波光子学技术是当前新兴的技术领域之一,其在通信、计算机和雷达遥感等领域具有极高的应用价值。

微波光子学技术研究及其应用

微波光子学技术研究及其应用

微波光子学技术研究及其应用随着科技的不断发展,微波光子学技术逐渐成为一个新兴的领域,并在广泛的应用中发挥了重要的作用。

微波光子学是一种新型的光电子混合极限技术,是微波技术与光电技术的完美融合。

它可以实现基于光芯片的微波信号发射、调制、传输和接收,在雷达、光通信、无线电频谱监测等方面有着广泛的应用。

微波光子学技术的基础是光与微波之间的相互转换。

这里的光是指光波,而微波则是指电磁波的一种,其频率范围一般在300MHz-300GHz之间。

运用光纤和光学器件的技术手段,可以实现光与微波之间的相互转换,从而实现了微波与光之间的互换。

微波光子学技术与传统的集成电路技术相比,其优势在于:一是具有更高的频率响应速度,通常高达THz量级;二是具有更好的线性动态范围和更高的信噪比;三是具有更好的抗干扰能力和更低的功耗;四是与现有的光通信和微波通信技术具有良好的兼容性。

在雷达方面,微波光子学技术的应用在于:实现微波信号的高速调制和解调,并通过光纤传输将信号送到雷达前端,起到增强雷达信号的作用。

而在光通信方面,微波光子学技术则可以实现光与微波之间的相互转换,实现光频率合成发射器、光频率链路,以及高速光通信等应用。

在无线电频谱监测方面,微波光子学技术也有着广泛的应用。

通过将无线电信号与微波信号相互转换,可以通过光学方法实现宽带高灵敏度的频率搜索和测量,实现无线电信号的谱分析、频谱监测等应用。

此外,微波光子学技术在安全领域、医学图像诊断等方面也有着潜在的应用。

在安全领域,微波光子学技术可以实现高速数据的加密和解密,提高信息安全性;而在医学图像诊断方面,则可以利用微波光子学技术进行医学图像的诊断和治疗,以及肿瘤等疾病的检测等。

总之,微波光子学技术是一项全新的技术,其具有独特的优势和广泛的应用前景。

随着科技的不断发展和创新,微波光子学技术也将持续推动各个领域的进步和发展。

微波光子学技术的应用研究

微波光子学技术的应用研究

微波光子学技术的应用研究微波光子学技术是指将微波技术和光子学两种技术相结合,形成一种新型的技术。

微波技术是指在数兆赫至毫米波段工作的电磁波技术,而光子学则是指透过规范光线引导,运用光的性质来实现通讯的技术。

将微波技术和光子学结合的技术,可以扩大可用频段,更好地使用光学器件,以及实现低噪声和快速速率等优点。

微波光子学技术因其具有极高的应用研究价值而备受关注。

微波光子学技术可以广泛应用于通信、雷达、导航、生命科学、材料科学等领域。

其中,通信领域的应用是最受关注的。

微波光子学技术可以使光电转换更快速、更低损耗,使得通信速率大大提高,甚至可以达到数十Gbps或以上的速率。

这种技术已经被应用于光纤通信、无线通信、卫星通信等不同的通信系统中。

在雷达领域,微波光子学技术可以使用纤维光学器件来提高天线性能。

同时,它可以使雷达在某些方面具备先进的探测技术。

例如,这种技术可以使用时间域反射计测量物体尺寸,而不是使用频域探测。

在导航领域,微波光子学技术可以使用GPS,实现超高精度和高灵敏度的位置测量。

此外,它还可以使用段隔律器来实现超高精度的时间标准。

在生命科学领域,微波光子学技术可以用于生物分子的高精度测量和显微镜技术,例如,使用生物传感器可以实现精确的分子检测技术。

这种技术还可以用于药物研发中的分子相互作用研究。

在材料科学领域,微波光子学技术可以用于各种材料的非破坏性测试。

特别是在国防领域,这种技术非常有用。

例如,利用生物传感器可以实现射频能量的高灵敏度检测。

同时,微波光子学技术也可以应用于燃料电池和电池的能量输出量测量。

微波光子学技术的研究还面临着许多的挑战。

例如,如何充分发挥微波光子学技术的卓越性能,设计和制造出性能更为优越的光电器件,如何制备高清晰度的微波光子学器件,以及如何提高微波光子学器件的可靠性和稳定性都是需要进一步研究的问题。

综上所述,微波光子学技术是一种非常有前景和有应用价值的技术,因为它可以扩大可用频段、提高光电转换速度、减少噪声、提高速率、实现低损耗等优点而备受关注。

微波光电子集成技术的研究与应用

微波光电子集成技术的研究与应用随着科技的进步,微波光电子集成技术越来越得到人们的重视。

这套技术是将微波电路、光学元件和电子器件融为一体,可以实现高速、高精度的通信和数据传输。

在军事、航空、航天、通信、医疗等诸多领域都有广泛的应用。

本文将从技术原理、研究进展和实际应用三方面来探讨微波光电子集成技术。

技术原理微波光电子集成技术的核心原理是将不同形式的信号转换为微波信号,再通过微波器件实现信号的处理和传输。

该技术主要包括三个方面的内容:光电子集成模块的设计、微波光电子集成器件的制造技术和光电子集成电路的设计。

首先是光电子集成模块的设计。

这是实现光电子集成技术必不可少的一步。

光电子集成模块通常包括光学元件、光电探测器、微波放大器等器件。

设计好的光电子模块必须满足高线性、低噪声、高速率以及可靠性等要求。

同时,光电子模块还必须满足不同制造加工工艺的要求,以便于微波器件的制造。

其次是微波光电子集成器件的制造技术。

微波光电子集成器件制造技术主要包括光纤激光器的制造、光学微波模块的制造和光纤微波模块的制造。

其中,光学微波模块的制造技术要求非常高,要在光电子模块上精确刻蚀出微波器件,在光子器件中产生复杂的电磁场分布,并实现多个光子器件的组合。

最后是光电子集成电路的设计。

光电子集成电路通常包括分析电路、放大电路、可调传输滤波器等。

该技术要求全面的物理设备、模拟电路和微波电路设计技术,以提高器件的整体布局、电路的高精度和设备的完备性。

研究进展随着微波光电子集成技术的不断发展,研究人员在技术方面取得了丰硕的成果。

例如,利用超材料、微波振荡器和调制器等技术的应用,实现了高性能的微波器件。

另外,研究人员利用等离子体、纳米和量子结构、超导和表面等离子体等技术,成功地制造出多种不同的微波光电子器件,例如高精度图案化(PCB)、金属等离子体耦合(MPC)、纳米结构、表面等离子体表面放大(SPPs)等。

此外,研究人员还开发了许多新的光声电子以及微结构电子学技术,例如热电振荡、微波放大器、微波光学器件、声表面波器件、表面等离子体振荡器和器件结构光学元件。

微波光子技术的研究进展

微波光子技术的研究进展李海鸥;李思敏;陈明;陈辉【摘要】Microwave photonics technology, a new and hot research area, is combined both microwave technologies and photonics technologies. It includes all the advantages of the two kinds of system, for example, the flexibility for the wireless microwave system and the huge communication capacitance, low-losses and electromagnetic interference isolation and so on for photonic systems. The basic concepts and several key techniques are introduced. Also, the applications of the microwave photonics technologies are demonstrated and futuristic research for microwave photonics is prospected.%微波光子技术是融合微波技术和光子技术的一门新兴前沿技术,它集成了无线通信的灵活性和光通信的大容量特性、低损耗和抗电磁干扰等特性而迅速成为研究热点.介绍了微波光子系统的基本构想和几种关键技术,回顾和展望微波光子技术的应用以及未来的研究动向.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2011(035)008【总页数】5页(P24-28)【关键词】微波光子;光载无线;光生微波【作者】李海鸥;李思敏;陈明;陈辉【作者单位】桂林电子科技大学,广西桂林541004;桂林电子科技大学,广西桂林541004;桂林电子科技大学,广西桂林541004;桂林电子科技大学,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TN929.180 引言近年来,随着新用户和带宽需求的不断增加,光网络建设无处不在。

微波光子学及其链路研究进展与应用综述

微波光子学及其链路研究进展与应用综述摘要:微波光子学以光子技术为工具,生成、处理、传输微波/毫米波信号,注重微波与光子在概念、器件和系统方面的结合。

微波光子学典型研究包括了微波信号的光产生、处理和转换,微波信号在光链路中的分配和传输等。

微波光子链路技术与传统电子技术相比则具有非常明显的优势:重量轻,易于铺设,抗电磁干扰,低损耗,高带宽等。

本文通过对微波光子链路领域相关文献的阅读与学习,对该领域的研究进展和技术应用进行简要综述。

关键词:微波光子学;微波光子链路;系统应用引言微波光子学(Microwave Photonics, MWP)作为微波与光子技术结合的一种新兴学科,发展迅速。

在过去30年中,微波光子学在理论、器件、关键技术和系统应用层面都取得了进步与发展,某些应用甚至已经实现了实用化。

在船舰、机载、卫星、雷达系统、无线通信等或民用或军用领域的复杂多元化电磁环境中,微波光子信息处理技术的地位日益凸显,有着广阔的应用前景。

微波光子链路(Microwave Photonic Link, MPL)也得益于微波光子学快速的发展与进步而受到广泛地关注与研究。

光生毫米波技术、光纤无线电(ROF)技术、光控相控阵技术等作为微波光子学技术的分支,近年来已成为国内外研究热点。

微波光子链路作为这些技术的重要组成部分,优势明显,在电子战、雷达、遥感探测、无线通信等领域得到广泛应用。

一、微波光子学及微波光子链路的研究进展与研究现状1.1微波光子学及其链路背景光波分复用技术及掺铒光纤放大器(EDFA)出现后,光通信得到迅速发展。

无线通信容量需求也不断发展增加,应用于光纤系统中光发射和接收中的微波技术也在迅速发展。

传统的微波传输介质在长距离传输时具有很大损耗,但光纤系统具有低损耗、高带宽特性,对于微波传输和处理相当具有吸引力。

光纤技术与微波技术相互融合成为一个重要的方向。

理论上说,微波技术和光纤技术的理论基础都是电磁波动理论。

微波光子学的研究与应用

微波光子学的研究与应用微波光子学是一项涉及微波和光学的交叉学科,主要关注的是微波与光学的相互作用与应用。

这项技术在光通信、雷达、天文学和传感技术等领域发挥着重要的作用。

微波光子学的研究基础微波光子学的研究基础是微波和光学的物理原理。

在微波领域,研究者们主要关注微波信号的传输、变换和处理;在光学领域,研究者们主要关注光的传输、调制、控制和检测。

微波光子学就是将这两个领域结合起来,利用光与微波相互作用的特性来实现微波信号的传输和处理。

微波光子学的应用光纤通信是微波光子学最主要的应用之一。

传统的光纤通信主要采用电子器件进行信号调制和检测,但是这种方法需要多次模数转换,会造成信号质量的损失。

而微波光子学可以直接利用光学调制器来实现信号调制,避免了信号质量的损失,从而提高了通信质量和速度。

微波光子学还可以应用于天文学领域。

天文学家们经常需要使用望远镜来观测天体,但是望远镜的尺寸和重量受到限制,因此望远镜的信号处理能力也受到限制。

而利用微波光子学技术,可以将天文信号转换成微波信号,从而便于信号的处理和分析。

微波光子学还可以用于雷达测量。

在雷达测量中,高精度的时间延迟是非常关键的。

而利用微波光子学技术,可以通过光学时钟来提供高精度的时间延迟,从而提高了雷达测量的准确性和精度。

传感技术也是微波光子学的一个重要应用领域。

利用微波光子学技术,可以将微波信号和光信号相结合,从而实现高灵敏度、高分辨率的传感技术。

这种传感技术可以应用于气体传感、温度传感、压力传感等领域。

微波光子学的发展趋势随着科学技术的不断深入,微波光子学技术也在不断发展。

未来的发展趋势主要包括以下几方面:一是实现高速、高效的微波光子器件。

这些器件包括光学调制器、微波光子滤波器、微波光子时钟等。

这些器件的研究和改进能够进一步提高微波光子学的应用效率和准确性。

二是实现微波光子学与其他领域的融合。

例如,将微波光子学技术与人工智能相结合,可以实现更智能、更高效的微波信号处理和控制。

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微波光子学及其链路研究进展与应用综述
Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
微波光子学及其链路研究进展与应用综述
摘要:微波光子学以光子技术为工具,生成、处理、传输微波/毫米波信号,注重微波与光子在概念、器件和系统方面的结合。

微波光子学典型研究包括了微波信号的光产生、处理和转换,微波信号在光链路中的分配和传输等。

微波光子链路技术与传统电子技术相比则具有非常明显的优势:重量轻,易于铺设,抗电磁干扰,低损耗,高带宽等。

本文通过对微波光子链路领域相关文献的阅读与学习,对该领域的研究进展和技术应用进行简要综述。

关键词:微波光子学;微波光子链路;系统应用
引言
微波光子学(MicrowavePhotonics,MWP)作为微波与光子技术结合的一种新兴学科,发展迅速。

在过去30年中,微波光子学在理论、器件、关键技术和系统应用层面都取得了进步与发展,某些应用甚至已经实现了实用化。

在船舰、机载、卫星、雷达系统、无线通信等或民用或军用领域的复杂多元化电磁环境中,微波光子信息处理技术的地位日益凸显,有着广阔的应用前景。

微波光子链路(MicrowavePhotonicLink,MPL)也得益于微波光子学快速的发展与进步而受到广泛地关注与研究。

光生毫米波技术、光纤无线电(ROF)技术、光控相控阵技术等作为微波光子学技术的分支,近年来已成为国内外研究热点。

微波光子链路作为这些技术的重要组成部分,优势明显,在电子战、雷达、遥感探测、无线通信等领域得到广泛应用。

一、微波光子学及微波光子链路的研究进展与研究现状
微波光子学及其链路背景
光波分复用技术及掺铒光纤放大器(EDFA)出现后,光通信得到迅速发展。

无线通信容量需求也不断发展增加,应用于光纤系统中光发射和接收中的微波技术也在迅速发展。

传统的微波传输介质在长距离传输时具有很大损耗,但光纤系统具有低损耗、高带宽特性,对于微波传输和处理相当具有吸引力。

光纤技术与微波技术相互融合成为一个重要的方向。

理论上说,微波技术和光纤技术的理论基础都是电磁波动理论。

理论基础的统一,使得微波器件和光电子器件可使用想通材料和技术在统一芯片上集成,促进了微波光子学学科的产生。

微波光子链路作为微波光子学的基石,主要完成微波信号和光信号之间互相转换、传输的任务。

微波光子学的关键技术发展
微波光子学将微波技术与光纤技术相融合,主要研究微波信号的光产生、处理和转换以及微波信号在光链路中的分配和传输。

利用光学方法产生微波信号、光调制技术、光探测技术、微波光子滤波技术、模数转换技术、光域微波放大技术及克服微波副载波对光纤传输链路的影响等技术成为微波光子学中的关键。

利用光学方法产生微波信号
微波通信向30~70GHz高频率的发展对传统微波器件是很大的挑战,利用光学技术产生微波信号便展现出很大吸引力。

1995年,英国电信研究院的DavidWake利用多纵模DFB激光器中的两个纵模进行拍频,获得了42GHz信号的输出。

近年来,人们也采用了各种方法一直均匀加宽导致的模式竞争,实现了双波长光纤激光器,并产生出3~60GHz不等的微波信号。

2005年,加拿大姚建平研究小组提出利用大微波输入功率驱动一个铌酸锂调制器,再用一个光纤光栅滤波器滤去光载波分量可获得两个光边带,拍频后获得了32~50GHz宽带可调的毫米波信号。

中国近年也在光外调制方面有了很多报导,结合利用非线性光子器件的倍频效应,可产生频率在6~60GHz范围的微波信号。

光调制技术
由于增益压缩系数的限制,在室温下直接调制带宽很难超过30GHz。

采用行波结构的LiNbO3调制器,可实现70GHz的带宽。

也可采用电吸收调制器,由于其体积小、驱动电压低,便于与激光器、光检测器等集成为一体,是很有发展前景的一种光调制器件。

光探测技术
微波光子学中实用的光探测器必须具有与常规光通信要求不同的性能,目前能够满足上述要求的器件称为单一渡越载流子光电二极管(UTC—PD)。

目前已获得μm波段信号的检测,并有了将UTC—PD与发射天线或与调制器做成单片集成器件的报导。

微波光子滤波技术
微波光子滤波器起初应用于需要高速信号处理能力的雷达系统和航空航天领域。

随着ROF系统研究的深入,微波光子滤波器在通信系统中得到应用。

目前国际上的研究集中在设计新型滤波器结构以实现Q值更高的频率相应、负抽头系数、可调性、可重构和更大的动态范围等。

模数转换技术
微波光子学中针对模数转换提出光学时间拉伸方法,其基本原理是利用光子处理过程减慢电信号速度以改善电域中的模数转换器。

其中光处理主要有波长—时间转换、波长域处理、波长—时间映射三步。

光域微波放大技术
在光域实现对微波信号的放大主要利用常见的EDFA的增益和光与微波的相互作用两种。

克服微波副载波对光纤传输链路的影响
微波在光纤中的传输特性是微波光子学的重要研究内容。

因此,微波光纤传输系统中传输各种调制格式如正交移相键控(QPSK)、正交幅度控制(QAM)和用正交频分复用(OFDM)技术时基带数字信号和中频信号时的链路特性,是近期研究的热点内容。

二、微波光子学及微波光子链路的应用
微波光子学中,光生毫米波技术、ROF技术、光控相控阵技术等微波光子学技术的分支成为近年来国内外研究的热点。

微波光子链路作为这些技术的核心,接收微波信号并提供微波信号输出,直接进行微波信号传输,具有带宽大、体积小、重量轻、损耗小、抗电磁干扰、色散低等诸多有点。

广泛应用于诸如电子战、雷达、无线通信、有线电视(CATV)等领域。

电子战领域
据澳大利亚国防部报导,微波光子链路的动态范围和损耗已达到电子战的要求,并且被应用到一系列电子战的接收机中。

微波光子链路的引入,使得电子对抗与电子支援系统同它们的天线在空间上远距离分开,大大降低了对电子对抗和电子支援系统功能的限制。

并且,微波光子链路可进行多路发射与接收,使得立体电子对抗及电子支援系统和射频网络成为可能。

雷达领域
将光子技术引入到雷达,特别是相控阵雷达中,成为雷达技术发展中的一个新领域。

相控阵天线是相控阵雷达的关键技术。

相控阵天线采用微波光链路波束形成的方法,利用光学的真时延特性,实现宽带信号的波束指向无偏斜,具有较大优势。

无线通信领域
ROF在1990年被Cooper首先提出,也称作“光纤无线电”。

ROF系统用于无线传输、超宽带接入等系统中,是目前学术界研究的热点。

与传统的微波系统相比,ROF系统有着更宽的带宽、更广的蜂窝覆盖、较低的成本、较低的功耗和易安装等优点,在未来通信、军事上有着重要的应用价值。

有线电视领域
微波光子链路在民用方面除了用在通信领域外,还可以用于有线电视的信号分配,因为在CATV中,光纤可同时传输很多的频率,所以必须将这些频率区分开来。

低损耗的光纤可以少用甚至不用放大器,这是在用同轴电缆进行信号分配时必不可少的。

三、总结
作为一门新兴的交叉学科,微波光子学有着广泛的应用前景。

除了在有线电视、ROF通信和雷达中的应用外,微波光子学未来可能的应用还包括广播、无线多媒体业务、高清视频流、吉比特无线局域网、个域网、光探测与测量和射电天文
学等,并可期待在太赫兹技术、高灵敏度传感和量子密钥分配等领域获得进一步研究与发展。

参考文献
[1]闭斌双.L波段微波光子链路研究[D].桂林电子科技大学,2014
[2]陈明莉,尹言平.超长距离无中继微波光子链路传输的探讨[J].数字技术与应用
[3]金丽丽.高性能微波光子链路研究[D].电子科技大学,2010
[4]高学民.光纤技术在雷达中的应用[J].光纤与电缆及其应用技术,1994(1):8-
16
[5]邵海峰.硅基集成微波光子学研究[D].浙江大学,2015
[6]左磊.毫米波微波光子链路性能分析与优化[D].南京邮电大学,2012
[7]金丽丽,陈福深,陈吉欣.微波光链路的噪声系数分析[J].激光与光电子学进
展,2009,46(11):92-96
[8]黄威.微波光纤延迟线设计及微波光子链路研究[D].西安电子科技大学,2012
[9]田跃龙,刘志国.微波光子雷达技术综述[J].电子科技,2017,30(5):193-198
[10]谢世钟,陈明华,陈宏伟.微波光子学研究的进展[J].中兴通讯技术,2009,15
(3):6-10
[11]李瑛.微波光子学中的毫米波产生及应用研究[D].复旦大学,2009。

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