基于高非线性光纤四波混频的光生微波技术研究

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4、）指导教师张尚剑教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称光学工程提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonOpticalMicrowaveSignalGenerationMethodsBasedonFourWaveMixingInHighlyNonlinearFiberAMasterThesisSubmittedtoUniversityo

5、fElectronicScienceandTechnologyofChinaMasterofEngineeringMajor:MoChenAuthor:ShangjianZhangSupervisor:SchoolofOptoelectronicInformationSchool:摘要摘要高质量的微波信号产生对宽带无线接入网络、软件定义无线电系统和雷达系统至关重要。目前，数十吉赫兹频率的微波信号的产生对传统电子技术仍然是一个挑战。光学方法生成微波信号具有很大的潜力。基于双波长拍频的光外差法，频率可调但频谱纯度不高。基于外调制

6、器倍频的方法具有频率可调、频谱纯度高和系统稳定性好等优点是一个极具吸引力的解决方案。光学倍频的实现也可以通过使用像非线性光纤或半导体光放大器这一类的非线性器件获得。本文研究了基于高非线性光纤中的四波混频效应的光学微波倍频技术。四波混频是三阶非线性效应，具有高速且对数据信号格式透明的优点有着非常广泛的应用。本文主要内容和结果如下。首先，本文介绍了光纤中四波混频效应的原理，并利用四波混频效应来实现微波信号的倍频和变频。介绍了在不考虑泵浦消耗和考虑泵浦消耗的前提下，近似的求解了四波混频的耦合模方程，得到了四波混频的增益谱和色散、光

7、纤长度的关系；当考虑泵浦消耗时，能量随着光纤长度在泵浦波和信号波闲频波之间周期性的流动。当同时考虑简并和非简并四波混频时，光波的能量会在四个波之间流动。其次，利用Optisystem软件模拟仿真了微波信号的倍频和变频方案，利用四波混频效应成功的将30GHz的微波信号6倍频到180GHz，将5GHz的微波信号12倍频到60GHz。成功的实现了微波信号的6倍频和12倍频。最后，在微波变频方面，将30GHz的高频变到了10GHz的低频，并且在30GHz载有数字信号的情况下实现了信号从30GHz到10GHz的低误码率传输。最后，搭建

8、实验系统以验证微波信号频率转换方案。在倍频实验中获得了18GHZ（原始微波信号的6倍）和12GHz的微波信号（原始微波信号的12倍）。在微波变频中，成功的把26GHz的信号下变频到4GHz。关键词：四波混频，高非线性光纤，光生微波。IABSTRACTABSTRACTInmanymicrow