基于光纖的微波光子濾波器的分析與設(shè)計.pdf

1、微波光子濾波器對微波信號的濾波是在光域內(nèi)實現(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、無電磁干擾和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，因此在ROF(radiooverfiber)系統(tǒng)中具有重要的作用。馬赫-曾德爾(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)生時延和光譜分離?；贛-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，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選擇性，能夠以靈巧的方式構(gòu)建具有獨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)的研究熱點之一。
　　 本文利用了光纖耦合器的耦合理論，對非相干光在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)計過程，并進(jìn)行了

3、計算機仿真驗證，所得結(jié)果與所要設(shè)計的微波光子濾波器相符合，這一算法對設(shè)計其他類型結(jié)構(gòu)的微波光子濾波器具有很好的參考價值。研究了級聯(lián)微環(huán)輔助M-Z型帶通巴特沃斯光學(xué)濾波器的設(shè)計過程，并對其進(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，給出了級聯(lián)兩個光纖光柵的微波光子濾波器的模型，并對其進(jìn)行了仿真分析。本論文的主要內(nèi)容分為以下五個方面。
　　 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)計過程，對

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)長對其濾波性能的影響。
　　 第四，基于相干光耦合理論分別對光波在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參量對它們的輸出特性的影響。研究了級聯(lián)微環(huán)輔助M-Z型帶通巴特沃斯光學(xué)濾波器的設(shè)計過程，對其進(jìn)行了仿真分析，并討論了耦合系數(shù)和基準(zhǔn)微環(huán)長度對其濾波性能的影響。
　　 第五，描述了光纖布拉格光柵的理論模型，并給出了級聯(lián)兩