基于受激布里渊散射放大的宽带可调谐光电振荡器

### 基于受激布里渊散射放大的宽带可调谐光电振荡器 #### 概述 本文提出并实验验证了一种基于受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）放大的宽带可调谐光电振荡器（Optoelectronic Oscillator, OEO）。这种新型的OEO利用了SBS的衰减特性，通过设计一个可调谐的单通带微波光子滤波器（Microwave Photonic Filter, MPF），实现了OEO工作频率范围的调整。与传统的基于SBS放大机制的OEO相比，该方案在相位噪声性能上有了显著的提升。 #### 关键技术及理论分析 ##### 可调谐微波光子滤波器（MPF） - **原理**：本研究中的MPF利用了相位调制和SBS衰减的组合来实现。具体来说，通过在光域内对信号进行相位调制，并利用SBS的衰减效应，可以构建出一个具有单通带特性的滤波器。这样做的好处是可以根据需要调整OEO的工作频率。 - **频率响应**：MPF的频率响应由SBS衰减导致的+1阶边带衰减以及色散和SBS引起的两个边带之间的相位差共同决定。这种结构允许用户根据需要调节滤波器的中心频率，从而实现OEO的频率调谐。 ##### 相位噪声性能分析 - **激光频率噪声的影响**：实验结果显示，所提出的OEO的近端相位噪声（<1 MHz）主要受到激光频率噪声的影响。这是因为SBS过程中的相位偏移会将激光的频率噪声转化为OEO的相位噪声。 - **改善措施**：为了降低激光频率噪声对OEO相位噪声的影响，可以通过提高泵浦功率和使用低频噪声激光源来改善OEO的相位噪声性能。实验结果表明，在10 kHz偏置下，与基于SBS放大的传统OEO相比，所提出的OEO在相位噪声性能上提高了超过20 dB。 #### 实验结果与讨论 - **工作频率范围**：实验中成功获得了从7 GHz到40 GHz的工作频率范围，验证了该OEO的宽带可调谐性。 - **相位噪声性能**：对于10.30 GHz的信号，在10 kHz偏置下的单边带（Single-Side Band, SSB）相位噪声为-128 dBc/Hz。 - **稳定性和漂移**：在10.69 GHz的工作频率下，经过1000秒的测试，频率和功率的漂移分别在1 ppm和1.4 dB以内，显示出良好的稳定性。 - **一致性**：实验结果与理论模型之间的一致性较好，验证了所提方法的有效性和可行性。 #### 结论 本研究提出了一种基于SBS衰减的宽带可调谐OEO，该方案不仅实现了工作频率的宽范围调谐，而且在相位噪声性能方面取得了显著的改进。与传统的基于SBS放大的OEO相比，该方案在近端相位噪声性能上有了明显提升。此外，实验结果证明了该方案的有效性和可靠性，为进一步研究和发展高性能光电振荡器提供了新的思路和技术途径。