微波光電振盪器原理與設計

目 錄
第一部分 背景篇
第1章 微波光電振盪器發展背景 2
1.1 射頻收發通道 3
1.1.1 電子接收 4
1.1.2 無線通信 5
1.1.3 雷達探測 6
1.2 傳統微波振盪器 7
1.2.1 晶體振盪器 8
1.2.2 聲錶面波振盪器 9
1.2.3 介質振盪器 10
1.3 微波光電振盪器 13
1.3.1 光纖式微波光電振盪器 13
1.3.2 耦合式微波光電振盪器 15
1.3.3 集成小型化微波光電振盪器 17
1.4 微波光電振盪器應用領域 19
1.4.1 特殊信號的產生 19
1.4.2 電子信息系統 21
第二部分 基礎篇
第2章 微波光電振盪器概述 24
2.1 微波振盪器基本概念 24
2.1.1 反饋式微波振盪器模型 24
2.1.2 相位噪聲與頻率穩定度 26
2.2 低相位噪聲微波光電振盪器 29
2.2.1 Leeson模型 29
2.2.2 微波光電振盪器基本結構與原理 32
2.3 高品質光纖儲能鏈路概述 34
2.3.1 調制解調原理 35
2.3.2 關鍵性能指標 37
2.4 高品質光學環形諧振腔概述 40
2.4.1 光學環形諧振腔傳輸模型 40
2.4.2 光學環形諧振腔特徵參數 46
第3章 高品質光纖儲能鏈路 49
3.1 光纖儲能鏈路中的噪聲源 49
3.1.1 白噪聲 50
3.1.2 激光頻率噪聲與光纖色散 53
3.1.3 閃爍噪聲 54
3.1.4 光電探測器AM-PM效應 56
3.1.5 光纖瑞利散射噪聲 58
3.2 光纖儲能鏈路非線性失真 60
3.2.1 遠端相位噪聲與近載頻相位噪聲 60
3.2.2 非線性諧波失真 64
3.3 光纖儲能鏈路時延 65
3.3.1 光電振盪雜散模式 66
3.3.2 光電振盪頻率漂移 67
第4章 高品質光學環形諧振腔 70
4.1 光纖環形諧振腔 70
4.1.1 光纖環形諧振腔概述 70
4.1.2 Q值影響因素 71
4.2 回音壁模式光學微腔 75
4.2.1 回音壁模式光學微腔簡介 75
4.2.2 線性特性與應用 79
4.2.3 非線性效應與應用 84
4.3 光學環形諧振腔表徵技術 90
第三部分 設計篇
第5章 光纖式微波光電振盪器 94
5.1 光纖式微波光電振盪器的理論模型 94
5.1.1 振盪閾值條件 95
5.1.2 振盪線性響應 96
5.1.3 振盪頻率與幅度 97
5.1.4 振盪頻譜特性 99
5.2 光纖式微波光電振盪器的相位噪聲優化 100
5.2.1 光纖長度權衡設計 101
5.2.2 光電探測器參數的優化 102
5.2.3 光纖瑞利散射噪聲的抑制 104
5.2.4 微波放大器的選型 106
5.2.5 其他優化方法 107
5.3 光纖式微波光電振盪器的雜散抑制 110
5.3.1 多環光標卡尺效應 110
5.3.2 高Q值微波光子濾波 112
5.3.3 註入鎖定技術 113
5.3.4 宇稱-時間對稱技術 116
5.4 光纖式微波光電振盪器頻率穩定度的提升 120
5.4.1 被動穩頻技術 120
5.4.2 主動穩頻技術 123
第6章 耦合式微波光電振盪器 126
6.1 光頻梳與光分頻 126
6.2 相乾光頻梳的產生 128
6.2.1 鎖模基本原理 128
6.2.2 被動鎖模技術 129
6.2.3 主動鎖模技術 131
6.3 耦合式微波光電振盪器的發展歷程 133
6.3.1 早期雛形與結構優化 133
6.3.2 光纖環形諧振腔的Q值增強 137
6.4 耦合式微波光電振盪器的相位噪聲 140
6.4.1 相位噪聲來源 140
6.4.2 相位噪聲優化 142
6.5 耦合式微波光電振盪器的雜散抑制與頻率穩定 147
6.5.1 超模雜散抑制 148
6.5.2 振盪頻率穩定 152
第7章 小型化微波光電振盪器 156
7.1 片上集成微波光電振盪器 156
7.2 基於無源線性微腔的微波光電振盪器 163
7.2.1 微腔儲能微波光電振盪器 163
7.2.2 壓控調諧微波光電振盪器 166
7.3 基於微腔克爾孤子光頻梳的集成微波信號產生 169
7.3.1 微腔克爾光頻梳的產生 169
7.3.2 集成微波信號的產生 175
7.4 基於布裏淵-克爾孤子光頻梳的低相位噪聲微波信號產生 179
7.4.1 布裏淵-克爾孤子光頻梳生成微波信號 180
7.4.2 單片F-P型光纖微腔集成微波光子飛輪振盪器 183
第8章 其他光生微波信號技術 187
8.1 基於傳統光學外差法的微波信號生成 187
8.1.1 光學鎖相環技術 189
8.1.2 光學註入鎖定技術 191
8.1.3 雙波長激光器技術 192
8.1.4 外部電光調制技術 194
8.2 基於光學分頻的超低相位噪聲微波產生 196
8.3 基於片上布裏淵振盪的微波信號合成 201
8.4 基於電光分頻鎖相的低相位噪聲微波信號合成 205
參考文獻 208