面向UWB-over-fiber的光生可调谐超宽带信号研究

光载超宽带无线(UWB-over-fiber)技术是实现UWB系统与无线接入网、光纤网、物联网等互联的重要途径。而在光域产生超宽带信号是实现UWB-over-fiber技术广泛应用的核心问题。现有光生UWB方法产生的冲激脉冲超宽带信号存在中心频率、频谱带宽不易调节以及功率谱离散化的问题。.本项目基于混沌激光类噪声的宽频谱特性，提出一种利用光注入加光反馈联合扰动半导体激光器产生可调谐超宽带微波信号的方法。利用课题组前期提出的宽带混沌激光产生与控制方法，并融合混沌无线通信技术和微波光子学技术，在光域产生了一种区别于传统冲激脉冲形式的混沌超宽带(chaotic UWB)微波信号。所产生的超宽带信号具有以下特点：中心频率大范围可调谐；频谱带宽可控；功率谱平滑。.本方案的实现有望发展一种新的chaotic UWB-over-fiber技术，推动光载超宽带无线技术的进一步发展。

本项目基于混沌激光类噪声的宽频谱特性提出了多种产生UWB信号的方法，所产生的UWB信号的频谱可控、中心频率可调节、功率谱平滑；构建了光载混沌超宽带无线通信链路(chaotic UWB-over-fiber link)，研究了三种不同速率下该通信链路的性能；进一步，提出了一种新型的光载超宽带混沌微波光子远程雷达技术，实现了多目标物的远程测距以及水位远程监测。. 项目组按原定计划开展了研究，并取得了预期的研究成果：1）通过光注入、光反馈以及联合扰动等多种方式实现了半导体激光器的混沌输出，通过控制反馈强度、注入失谐量等参量可以有效的控制输出UWB信号的频谱带宽和中心频率，使其满足不同应用领域的需求。2）对混沌超宽带光载无线通信链路进行了研究分析和实验验证：分析了0.5Gbit/s、1.5 Gbit/s和2.5 Gbit/s三种不同调制速率下混沌超宽带信号经25km单模光纤和电噪声为20dB的无线链路传输后被接收端解调；实验中用单反馈半导体激光器产生混沌超宽带信号，实现了360Mbit/s、720 Mbit/s和1.44Gbit/s三种不同传输速率下混沌超宽带脉冲信号的生成和传输。3）基于chaotic UWB-over-fiber技术，构建了一种可实现远程测距和水位传感的雷达系统，远程测距雷达实现了24km 单模光纤传输、8.03m自由空间范围的单、双目标物距离测量，空间定位精度均为cm级别；水位传感实现了24km远程水位监测，达到2cm水位空间分辨率。