Millimeter waves and/or terahertz waves, which cover the frequency range from 30GHz to 10THz, have attracted more and more research attentions due to their important applications in spectroscopic sensing, biosensing, and ultra-wideband wireless communications. One of the obstacles to developing applications of millimeter/terahertz waves in these areas is the lack of solid-state signal sources. In this project, we will study the generation of widebend tunable high-quality continuous-wave (CW) millimeter/terahertz wave based on dual-frequency sidebands from external modulation and the four-wave mixing effect in a silicon waveguide. The techniques of phase matching, bandwidth broadening, and power density enhancing for the nonlinear effect in the silicon waveguide will be explored both theoretically and experimentally. Microwave photonic filtering techniques will be employed to generate tunalbe CW millimeter/terahertz wave, and key techniques of the new devices, principles, and the system realization will be studied. This project is of great significance and will be useful for the practical development of compact wideband tunable CW millimeter/terahertz wave source and broadening their applications in bio-sensing, medical imaging, and environmental mornitoring.
毫米波/太赫兹波(30GHz~10THz)由于其在光谱技术、生物传感和超宽带无线通信领域的重要应用得到了越来越多的关注,而高频毫米波/太赫兹波产生是该技术走向实用化的关键问题。本项目提出研究结合双频光载波和硅线波导中四波混频效应的宽带可调谐连续高频毫米波/太赫兹波信号产生方法,从理论和实验上探索硅线波导中非线性四波混频效应的相位匹配技术、带宽扩展方法、提高光功率密度的方法;结合微波光子滤波技术实现可调谐连续毫米波/太赫兹波信号的产生,并探索其中新器件的原理以及系统实现中的关键技术。这一研究对集成型宽带可调谐连续毫米波/太赫兹波信号产生器件及其在生物传感、医学成像和环境监测方面的实用化发展具有重要意义。
采用光学方法产生高频毫米波/太赫兹波信号可以克服电学方法中的不足,产生可调谐性好的高频率信号。在本项目中,首先通过理论和实验研究了用于产生毫米波/太赫兹波信号的双频光载波的实现方法;其次,通过实验研究硅线波导中的非线性四波混频效应,并分别采用外调制法产生的双频光载波和受激布里渊效应的双频光载波在硅线波导中产生高频毫米波信号;最后,研究了应用于高频毫米波滤波的高性能微波光子滤波器及其应用。通过本项目取得了一些学术成果,发表相关SCI国际期刊论文8篇,国际会议论文6篇;申请并获批国家发明专利1项。参加国际和国内会议交流18人次,其中邀请报告1次(ACP 2018);通过本项目培养博士生/硕士生5人。综上,本项目按照计划执行,完成了预期目标。
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数据更新时间:2023-05-31
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