基于光纖的微波光子濾波器的分析與設計.pdf

1、微波光子濾波器對微波信號的濾波是在光域內實現的，不需要復雜、昂貴的電光和光電轉換，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、快速可調諧、可重構、低損耗、無電磁干擾和結構簡單等優(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構，用于產生時延和光譜分離。基于M-Z干涉儀的微波光子濾波器可以得到很高的Q值，且有助于復雜結構的微波光子濾波器的設計，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領域內的研究熱點之一。
　　 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計過程，并進行了

3、計算機仿真驗證，所得結果與所要設計的微波光子濾波器相符合，這一算法對設計其他類型結構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濾波器的設計過程，并對其進行了仿真分析。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，并對其進行了仿真分析。本論文的主要內容分為以下五個方面。
　　 第一，研究了微波光子學的背景、發(fā)展和應用前景，從微波光子學引出了微波光子濾

4、波器的重要應用領域——ROF系統(tǒng)，并對ROF系統(tǒng)做了較為詳細的研究。
　　 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外研究現狀及微波光子濾波器的應用。
　　 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)中的傳輸特性進行了理論研究，并以此基本單元為基礎，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計過程，對

5、其進行了仿真分析，并討論了耦合系數和基準環(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濾波器的設計過程，對其進行了仿真分析，并討論了耦合系數和基準微環(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