微波光子学简介

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一个简单的微波光子链路示意图
Jianping Yao, Microwave photonics. J. Lightw.Technol, vol.27, no.3, Feb.2009
1.Introducition
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
2.Application 微波光子学的应用
radar
SatellitBiblioteka Baidu communication
2.Application
Sensor network
Warfare system
Optical Generation of Microwave Signals
在光域中产生微波或者毫米波信号通常使用光学外差法(Optical heterodyning)
光载无线通信(Radio-over-Fiber,RoF)
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。 具体的应用如图所示。
ROF无线通信网络
ROF智能交通系统
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ω1和 ω2为角频率φ1和φ2为两列光波的相 位。从光电探测器输出的光电流为
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(Optical Injection Locking)2)光 锁相环(Optical Phase Lock Loop) 3)光注入相位锁定( Optical Injection Phase Locking )等等
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。
微波光子学 Microwave Photonics
Jianping Yao, Microwave photonics. J. Lightw.Technol, vol.27, no.3, Feb.2009
1.Introducition
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。
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