微波光子信號的產生（二）

1.3、諧波頻率產生

外差法的主要缺陷在于需要進行差拍的兩路不同頻率的光保持穩定的相位關系以確保獲得比較小的相位噪聲，而如果能從一個光源出發通過各種非線性效應產生高次諧波分量，就可以得到具有相對穩定相位關系的若干光頻率，只要能從其中選取兩個進行拍頻，則可以解決這個問題。在前面提到的調制非線性就是一個例子。此外，借助超連續譜、光脈沖的寬譜或光纖中的傳輸非線性，也是可行的方案，其基本思路如圖3所示。

對于信號是光脈沖的情況，Dalma Novak曾經給出過實驗演示^[9]。一個半導體鎖模激光器產生重復頻率為2.5GHz的光脈沖，通過一個自由光譜區(FSR)為37.1GHz的法布里-珀羅(F-P)濾波器濾出其兩個高階邊帶后再在PD上產生拍頻產生37.1GHz的信號。

利用光纖中的非線性效應產生高次諧波的方案也有報道。一個由頻率為f=6.67GHz的正弦信號驅動的載波抑制調制信號被放大后注入高非線性光纖(HNLF)產生四波混頻(FWM)效應，出現高階閑頻光，利用FBG濾出其中兩個在PD上拍出了頻率為40GHz(6f)的微波信號^[10]。

1.4、光電振蕩器

光電振蕩器(OEO)作為一種新型的微波信號發生器能產生頻率從幾個到上百GHz、Q值高達1010、低相位噪聲(工作頻率為10GHz時，低于-140dBc/Hz@10kHz)的高品質信號并具有可調諧性和光、電兩種輸出，是一種非常理想的信號發生裝置，如圖4所示。光電振蕩器(OEO)一般是由光源，強度調制器，濾波器，光電探測器構成的一個正反饋環路，它利用調制器以及光纖低損耗的特性將連續光變為穩定的、頻譜干凈的射頻/微波信號。激光器發出的連續光經電光調制器后通過光纖傳輸進入光電探測器，光電探測器把光轉變為電信號后進入后續的選頻、放大和反饋調制器件。在此過程中有源器件會產生包含各種不同頻率的噪聲擾動，這些擾動通過輸出端由濾波器濾出希望起振的頻率，并用來反饋控制電光調制器。環路中的放大器提供了增益，信號經過多次循環后，就能建立起穩定的振蕩。其振蕩頻率主要由濾波器的通帶特性決定^[11]。

在表1中給出了已報道的各種利用光子技術所產生的微波/毫米波信號的基本性能，結合前面介紹的技術方案可以看出，各種方法各有利弊，但從生成信號的相位噪聲角度來看，光電振蕩器具有非常優越的噪聲性能。

2、總結

微波通信與光纖通信相結合出現的微波光子技術具有巨大的應用前景。從微波光子技術的各種應用上看，利用光學方法產生微波信號是其一大特色。設計出簡單，低成本，高品質的光子微波信號產生方案不僅對于生產生活有著重要的意義，在國防科技上也有不可估量的作用。通過對已有的微波光子信號產生方案進行總結可以相信，隨著光子技術與器件的發展，光微波技術必將發揮更大的作用。

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作者：文江洪，江陽，羅旋