基于受激布里渊散射的微波光子滤波研究

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1、硕士学位论文基于受激布里渊散射的微波光子滤波研究TheStudyofaMicrowavePhotonicFilterBasedonStimulatedBrillouinScattering学21002075完成日期：大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果．尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作

2、的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：必垄垒鱼堡鲎f壑缒皇塑越．量逸量幽该作者签名：皇亟缉日期：—独年工月2生日大连理工大学硕士学位论文摘要滤波器是信号处理中的关键元件，随着通信容量的不断增大，对信号处理的速率和带宽要求也愈来愈高，这对传统的电滤波器提出了挑战。近年来，随着微波通信与光纤通信的交叉融合，微波光子技术以其大带宽、低损耗、良好的抗电磁干扰能力等优势，在微波信号的产生、传输、幅相控制、滤波等领域受到极大关注。尤其是在微波滤波方面，其灵活的滤波调谐能力

3、和波形重构潜力为微波信号处理提供了有力手段。本论文在对光纤受激布里渊散射(SBS)效应研究工作的基础上，对其在微波光子滤波领域的应用进行深入的理论分析与实验研究。优化设计并建立了以微波相位调制信号作为斯托克斯光，双边带载波抑制调制本地信号为泵浦光的光纤SBS微波光子滤波器系统。该微波光子滤波器可实现大范围连续调谐、窄带宽、单带通滤波功能，具有如下优点：(1)同一台激光器作为斯托克斯信号和泵浦信号的光载波，可以保证光纤SBS过程中的频率稳定性，有效抑制频率漂移产生的噪声：(2)相位调制微波信号，其两边带具有相位反向(相差兀)特性，经SBS作

4、用和光电探测接收后，可干涉消除滤波带外的其它杂散信号，获得高的带外抑制比；(3)基于SBS窄带增益特性，可以实现微波信号的窄带宽带通滤波功能，同时通过对泵浦信号功率和带宽的控制，可以实现滤波带宽的调谐。本论文的主要工作：首先对微波光子学的滤波方法及受激布里渊散射的应用做了简要介绍。在第二部分中，着重对受激布里渊散射做了理论分析包括具体的物理过程和描述此过程的耦合波方程，并结合本文提出的滤波过程建立了信号波、泵浦波、声波的理论模型。在第三部分，介绍了本文中采用的滤波系统，并重点对滤波带宽调谐、噪声源、载噪比、阈值的影响因素做了详细的理论分析

5、。在最后的实验部分，首先针对泵浦功率、信号功率对滤波带宽的影响做了初步的测试，结果表明随着泵浦功率的改变，基于SBS的滤波带宽在15,--41MHz变化，而信号光功率对带宽基本上没有影响。其次通过加载20MHz40MHzBPSK信号的方法，测试了滤波电信号的带宽变化，结果表明在泵浦功率不太高的情况下滤波电信号带宽与BPSK信号带宽基本同步变化。本文的研究工作为进一步优化基于受激布里渊散射的微波光子滤波器提供了有益参考。论文首先对微波光子学的基本概念、微波光子滤波方法、窄带宽微波光子滤波研究工作进行简要介绍。在第二部分中，首先对光纤中受激布

6、里渊散射的物理过程做了详细的描述，然后结合本文提出的滤波思想建立了信号波、泵浦波、声波的理论模型，对功率在光纤中的分布情况、滤波增益谱等进行了理论模拟。在第三部分，介绍了本文中采基于受激布里渊散射的微波光子滤波研究用的滤波系统，并重点对滤波带宽调谐、噪声源、载噪比等滤波特性进行了详细的理论分析。最后建立了光纤SBS微波光子滤波实验系统，对滤波频率响应、带外抑制比、滤波带宽等进行了理论分析与实验研究。实验上获得了在2GHz。7GHz范围内的窄带宽、可调谐带通滤波功能。研究表明增大泵浦信号功率可以获得较高的滤波信号带外抑制比；通过改变泵浦信号

7、功率实现了滤波带宽在15-．-41MHz的调谐，而斯托克斯信号对滤波带宽基本没有影响；通过对泵浦信号施加展宽调制(20MHz-40MHzBPSK信号调制)，输出滤波信号带宽随之线性改变，为SBS微波光子滤波带宽控制提供了一种有效的方法。论文研究工作为进一步提高基于光纤SBS的微波光子滤波功能奠定了良好的基础。关键词：微波光子滤波；受激布里渊散射；频率调谐；滤波带宽大连理工大学硕士学位论文TheStudyofaMicrowavePhotonicFilterBasedonStimulatedBrillouinScatteringAbstrac

8、tThefilterisanimportantcomponentinsignalprocessing，however，therequirementsof11ighspeedandbroadba