超寬頻射頻脈衝信號的全光處理基礎研究

《超寬頻射頻脈衝信號的全光處理基礎研究》是依託華中科技大學，由董建績擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超寬頻射頻脈衝信號的全光處理基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：董建績
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

光學超寬頻(UWB)射頻信號具有抗干擾性能強、傳輸速率高、傳輸距離長以及和光網路兼容等優點，成為微波光子學的重要研究分支，而UWB信號的全光操作可實現UWB無線通信和全光通信網路之間的完美兼容。本項目創新性地提出利用單個半導體光放大器(SOA)的多種非線性效應實現UWB射頻信號的全光處理技術，包括UWB信號的全光產生、全光調製和編碼技術，該方案具有實現結構簡單、靈活性強、回響和調製速率高等優點。本項目重點開展兩個方面的研究：第一，基於SOA的交叉增益調製和自增益飽和效應，研究UWB光脈衝的產生和各種調製方案，包括脈衝形狀調製和幅度調製；第二，基於SOA的交叉相位調製效應研究UWB光脈衝的脈衝極性調製及其編碼技術，重點將UWB光脈衝調製技術和CDMA技術相結合探索多用戶全光UWB無線通信。

結題摘要

光學超寬頻(UWB)射頻信號具有抗干擾性能強、傳輸速率高、傳輸距離長以及和光網路兼容等優點，成為微波光子學的重要研究分支，而UWB 信號的全光操作可實現UWB無線通信和全光通信網路之間的完美兼容。本項目創新性地提出利用單個半導體光放大器(SOA)的多種非線性效應實現UWB 射頻信號的全光處理技術，包括UWB 信號的全光產生、全光調製和編碼技術，該方案具有實現結構簡單、靈活性強、回響和調製速率高等優點。本項目具體的研究成果包括如下內容：第一，利用SOA的多種非線性效應，諸如增益飽和效應、交叉增益調製和交叉相位調製等，成功產生了雙極性多形狀、高譜效率的UWB脈衝，例如基於SOA的非線性環鏡成功獲得雙極性monocycle脈衝、doublet脈衝、以及任意階UWB脈衝（包括了從一階到四階UWB脈衝）。同時，基於SOA的交叉相位調製效應實現了UWB信號的碼分多址接入（CDMA）編碼技術，實驗展示了4用戶通信。其中我們提出了一種直接利用電學帶通濾波器直接任意形狀的脈衝進行頻譜切割成UWB頻率特徵的要求，並載入在光波上，通過光纖傳輸，該方法十分簡單，結合光纖長距離傳輸和電學濾波非常靈活的優勢。第二，我們在光學微分器的研究也取得了重要進展。我們成功地在單個矽基晶片上製作了多個級聯的馬赫增德爾干涉儀和微環諧振器，並用這些晶片實現了任意階光學微分。我們也實現了一些新穎的微波光子學濾波器，諸如帶通帶阻可切換的濾波器以及帶通帶、通平帶濾波器，其中一些濾波器已成功運用於大範圍微波頻率測量領域。第三，我們利用非相干頻時映射技術和相干頻率譜線操控技術，實現了光學任意波形的產生。在該項目的資助下，發表了與本課題直接相關的SCI論文32篇（含PTL 4篇、PJ 3篇、OE 3篇、 OL 1篇、JLT 2篇、TMTT 1篇），有5篇文章被國際會議接收（含OFC 2013口頭報告1篇），申請國家發明專利一項，同時培養博士研究生3名，碩士研究生2名。