基于光纖的微波光子濾波器的分析與設(shè)計(jì).pdf_第1頁(yè)
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1、微波光子濾波器對(duì)微波信號(hào)的濾波是在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)的,不需要復(fù)雜、昂貴的電光和光電轉(zhuǎn)換,而且與傳統(tǒng)的微波濾波器相比,微波光子濾波器具有帶寬大、快速可調(diào)諧、可重構(gòu)、低損耗、無(wú)電磁干擾和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),因此在ROF(radiooverfiber)系統(tǒng)中具有重要的作用。馬赫-曾德?tīng)?M-Z)干涉儀是微波光子濾波器中的典型結(jié)構(gòu),用于產(chǎn)生時(shí)延和光譜分離。基于M-Z干涉儀的微波光子濾波器可以得到很高的Q值,且有助于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微波光子濾波器的設(shè)計(jì),而且基于

2、M-Z光纖干涉儀的微波光子濾波器成本低。而光纖布拉格光柵具有良好的濾波性能和波長(zhǎng)選擇性,能夠以靈巧的方式構(gòu)建具有獨(dú)特性能的微波光子濾波器。由于在ROF系統(tǒng)中具有重要的作用,所以微波光子濾波器成為微波光子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一。
   本文利用了光纖耦合器的耦合理論,對(duì)非相干光在M-Z干涉儀,單耦合器光纖諧振環(huán)和雙耦合器光纖諧振環(huán)中的傳輸特性進(jìn)行了理論研究,以切比雪夫微波光子濾波器為例,給出了微波光子濾波器的具體設(shè)計(jì)過(guò)程,并進(jìn)行了

3、計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證,所得結(jié)果與所要設(shè)計(jì)的微波光子濾波器相符合,這一算法對(duì)設(shè)計(jì)其他類型結(jié)構(gòu)的微波光子濾波器具有很好的參考價(jià)值。研究了級(jí)聯(lián)微環(huán)輔助M-Z型帶通巴特沃斯光學(xué)濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程,并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析。最后研究了基于光纖光柵的微波光子濾波器的設(shè)計(jì),給出了級(jí)聯(lián)兩個(gè)光纖光柵的微波光子濾波器的模型,并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析。本論文的主要內(nèi)容分為以下五個(gè)方面。
   第一,研究了微波光子學(xué)的背景、發(fā)展和應(yīng)用前景,從微波光子學(xué)引出了微波光子濾

4、波器的重要應(yīng)用領(lǐng)域——ROF系統(tǒng),并對(duì)ROF系統(tǒng)做了較為詳細(xì)的研究。
   第二,研究了微波光子濾波器的基本理論——電磁理論和耦合理論,研究了微波光子濾波器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及微波光子濾波器的應(yīng)用。
   第三,給出了微波光子濾波器的濾波原理,對(duì)非相干光在M-Z干涉儀,單耦合器光纖諧振環(huán)和雙耦合器光纖諧振環(huán)中的傳輸特性進(jìn)行了理論研究,并以此基本單元為基礎(chǔ),給出了級(jí)聯(lián)一臂附有光纖環(huán)的M-Z干涉儀的微波光子濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程,對(duì)

5、其進(jìn)行了仿真分析,并討論了耦合系數(shù)和基準(zhǔn)環(huán)長(zhǎng)對(duì)其濾波性能的影響。
   第四,基于相干光耦合理論分別對(duì)光波在M-Z干涉儀、單耦合器光纖諧振環(huán)和雙耦合器光纖諧振環(huán)中的傳輸特性進(jìn)行了理論分析,討論了耦合器的各個(gè)參量對(duì)它們的輸出特性的影響。研究了級(jí)聯(lián)微環(huán)輔助M-Z型帶通巴特沃斯光學(xué)濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程,對(duì)其進(jìn)行了仿真分析,并討論了耦合系數(shù)和基準(zhǔn)微環(huán)長(zhǎng)度對(duì)其濾波性能的影響。
   第五,描述了光纖布拉格光柵的理論模型,并給出了級(jí)聯(lián)兩

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