非相干双激光源倍频式毫米波光子发生器研究

Frequency multiplied millimeter-wave photonic generator makes full use of the advantages of microwave photonics, it can generate millimeter wave with high frequency, high-purity, high-frequency multiplication factor and other characteristics so that it has important applications in the next generation of high-speed, large-capacity communications, RoF communications systems, military radar monitoring, measurement, sensors and other military and civilian fields. Unlike the traditional phase-locked loop technology that can obtain a large frequency span coherent light, the proposed incoherent dual laser source frequency multiplied millimeter wave photon generator employs independent dual laser source structure and forward modulation technique to obtain two coherent optical sidebands that are used for beat without complex phase-locked, thus obtain high-purity millimeter wave signal. In addition, the project will be carried out in-depth research on a few of the key technologies, such as phase noise elimination measures, dispersion walk-off problem, optical mismatch problem and BER assessment etc. The innovation of this project is that it combines with the secondary heterodyne techniques, and it can realize at least 2^2 times or more multiplier factor in the business-level device by using the new modulator. Thus the proposed scheme can reduce the local oscillator frequency used by the system greatly and its cost-saving feature is undoubtedly meets modern system miniaturization and low-cost requirements.

倍频式毫米波光子发生器，充分利用微波光子学优势，可产生具有高频率、高纯度、高倍频因子等特性的毫米波，其在下一代高速率、大容量通信，ROF通信系统，军用雷达监测、测量、传感等军用和民用领域有着重要的应用前景。本申请提出的非相干双激光源倍频式毫米波光子发生器采用独立双光源结构，利用前向调制技术替代传统此类方案中为获得具有大频率间隔的相干光所使用的锁相环技术，可在无需进行复杂相位锁定的情况下，获得用于拍频的两个相干光边带，从而获得高纯度的毫米波信号除此之外，本项目还将针对其中的几个关键技术进行深入研究，包括：相位噪声消除措施、色散走离问题、光路失配问题以及误码率评估等。本项目的新意在于，方案可同时结合了二次外差技术，通过使用新型的调制器件，能够在商业级别设备上实现至少2^2倍及以上的倍频因子，极大降低了系统所使用的本振源频率，同时其低成本特性无疑是符合现代系统小型化、低成本化的要求。

RoF是以将射频信号调制到光载波实现宽带传输的技术，微波/毫米波光子发生是核心关键技术，是一系列毫米波民用和军事设备的基础性部件。倍频式毫米波光子发生器，充分利用微波光子学优势，可产生具有高频率、高纯度、高倍频因子等特性的毫米波，在5G/6G以及下一代高速率、大容量通信、军用雷达监测、测量、传感等军用和民用领域有着重要的应用前景。本项目提出的非相干双激光源倍频式毫米波光子发生器采用独立双光源结构，利用前向调制技术替代传统此类方案中为获得具有大频率间隔的相干光所使用的锁相环技术，可在无需进行复杂相位锁定的情况下，获得用于拍频的两个相干光边带，从而获得高纯度的毫米波信号。此外，本项目还针对其中的几个关键技术进行深入研究，包括：相位噪声消除措施、色散走离问题、光路失配问题以及误码率评估等。方案可同时结合了二次外差技术，通过使用新型的调制器件，提供比传统单光源结构毫米波光子发生器所能提供的多两倍的倍频因子（至少能提供2^3倍的倍频因子），降低了系统工作频率及成本，极大降低了系统所使用的本振源频率；利用了两个独立振荡的激光器为光源，获得稳定无干扰的毫米波信号，丰富了双光源毫米波光子发生器结构；采用标准光通信设备，可结合自制的光纤光栅，既实现系统的稳定工作，又保证输出信号的质量。除此之外，利用光学的方法生成了高频毫米波信号，系统结构简单，成本低。项目围绕非相干双激光源倍频式毫米波光子发生器，对信号光学发生系统和新型光电子器件做了深入全面的研究，拓展了研究成果应用范围。在项目资助下，发表SCI检索论文20篇，EI检索2篇，特邀报告3次；获得国家电网等项目支持2项；授权发明专利3项，授权实用新型专利7项，登记软件著作权2项；培养博士生4名，硕士研究生13名。