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微波光子学MicrowavePhotonics JianpingYao Microwavephotonics J Lightw Technol vol 27 no 3 Feb 2009 2019 10 20 微波光子学是一门融合微波技术和光子学的新兴交叉学科 主要研究微波与光学信号的相互作用 JianpingYao Microwavephotonics J Lightw Technol vol 27 no 3 Feb 2009 1 Introducition 一个简单的微波光子链路示意图 2 2019 10 20 微波通信的特点 可以在任意方向上发射 易于构建和重构 传输成本低 远距离传输损耗 对人体电磁辐射 光纤通信的特点 光纤体积小 重量轻 超宽带 低损耗 抗电磁干扰 移动性不足 随着高容量信息技术要求的高速发展和微波学与光学两门学科的优势结合 形成了微波光子学的这门新兴学科 它主要研究微波和毫米波信号的光子学产生 处理和转换 微波信号在光链路中的分配和传输等 1 Introducition 3 2019 10 20 微波光子学的应用 2 Application radar Satellitecommunication 4 2019 10 20 2 Application Sensornetwork Warfaresystem 5 2019 10 20 OpticalGenerationofMicrowaveSignals 在光域中产生微波或者毫米波信号通常使用光学外差法 Opticalheterodyning 其基本原理如下图所示 通过光电探测器将两个不同波长的光信号进行拍频 在光电二极管的输出端 拍频后产生的电信号与两个光波的波长有关 假定两个激光源的信号表达式为 其中 E01和E02是信号的振幅 1和 2为角频率 1和 2为两列光波的相位 从光电探测器输出的光电流为 6 2019 10 20 上式中其中A为与E01和E02以及光电二极管灵敏度相关的常量 从上式可看出 产生的电信号的频率等于两列光信号的频率差 所以这种方法叫做光外差法 然而 利用两个自由运转的激光拍频产生的微波或者毫米波信号 其相位噪声很大 因为两列光波的相位不相关 为了产生相位噪声小的微波可以采用以下方法 1 光注入锁定 OpticalInjectionLocking 2 光锁相环 OpticalPhaseLockLoop 3 光注入相位锁定 OpticalInjectionPhaseLocking 等等 7 2019 10 20 光载无线通信 Radio over Fiber RoF ROF技术是指将射频载波调制成光波并在光纤网络中进行传输的技术 它用于实现中心局与各个微蜂窝的天线之间信号的传送和分配 这种将光纤和无线网络融合的系统通常也被称作混合光纤无线 hybrid fiber radio HFR 系统 它已成为宽带无线接入的一个基本技术 典型的RoF系统如下图所示 8 2019 10 20 ROF技术充分利用光纤通信的极大带宽和无线通信无处不在的可移动性 是未来超宽带无线移动接入的重要方案之一 同时在消除通信盲区 如隧道 楼内多媒体通信等方面有重要应用前景