微波光电振荡器原理与设计

戴键，北京邮电大学副教授，负责教授研究生课程"光纤通信新技术”，曾主持国家自然科学青年基金、国防科技创新特区项目、中电38所合作项目。

第一部分 背景篇
第1章 微波光电振荡器发展背景 2
1.1 射频收发通道 3
1.1.1 电子接收 4
1.1.2 无线通信 5
1.1.3 雷达探测 6
1.2 传统微波振荡器 7
1.2.1 晶体振荡器 8
1.2.2 声表面波振荡器 9
1.2.3 介质振荡器 10
1.3 微波光电振荡器 13
1.3.1 光纤式微波光电振荡器 13
1.3.2 耦合式微波光电振荡器 15
1.3.3 集成小型化微波光电振荡器 17
1.4 微波光电振荡器应用领域 19
1.4.1 特殊信号的产生 19
1.4.2 电子信息系统 21
第二部分 基础篇
第2章 微波光电振荡器概述 24
2.1 微波振荡器基本概念 24
2.1.1 反馈式微波振荡器模型 24
2.1.2 相位噪声与频率稳定度 26
2.2 低相位噪声微波光电振荡器 29
2.2.1 Leeson模型 29
2.2.2 微波光电振荡器基本结构与原理 32
2.3 高品质光纤储能链路概述 34
2.3.1 调制解调原理 35
2.3.2 关键性能指标 37
2.4 高品质光学环形谐振腔概述 40
2.4.1 光学环形谐振腔传输模型 40
2.4.2 光学环形谐振腔特征参数 46
第3章 高品质光纤储能链路 49
3.1 光纤储能链路中的噪声源 49
3.1.1 白噪声 50
3.1.2 激光频率噪声与光纤色散 53
3.1.3 闪烁噪声 54
3.1.4 光电探测器AM-PM效应 56
3.1.5 光纤瑞利散射噪声 58
3.2 光纤储能链路非线性失真 60
3.2.1 远端相位噪声与近载频相位噪声 60
3.2.2 非线性谐波失真 64
3.3 光纤储能链路时延 65
3.3.1 光电振荡杂散模式 66
3.3.2 光电振荡频率漂移 67
第4章 高品质光学环形谐振腔 70
4.1 光纤环形谐振腔 70
4.1.1 光纤环形谐振腔概述 70
4.1.2 Q值影响因素 71
4.2 回音壁模式光学微腔 75
4.2.1 回音壁模式光学微腔简介 75
4.2.2 线性特性与应用 79
4.2.3 非线性效应与应用 84
4.3 光学环形谐振腔表征技术 90
第三部分 设计篇
第5章 光纤式微波光电振荡器 94
5.1 光纤式微波光电振荡器的理论模型 94
5.1.1 振荡阈值条件 95
5.1.2 振荡线性响应 96
5.1.3 振荡频率与幅度 97
5.1.4 振荡频谱特性 99
5.2 光纤式微波光电振荡器的相位噪声优化 100
5.2.1 光纤长度权衡设计 101
5.2.2 光电探测器参数的优化 102
5.2.3 光纤瑞利散射噪声的抑制 104
5.2.4 微波放大器的选型 106
5.2.5 其他优化方法 107
5.3 光纤式微波光电振荡器的杂散抑制 110
5.3.1 多环游标卡尺效应 110
5.3.2 高Q值微波光子滤波 112
5.3.3 注入锁定技术 113
5.3.4 宇称-时间对称技术 116
5.4 光纤式微波光电振荡器频率稳定度的提升 120
5.4.1 被动稳频技术 120
5.4.2 主动稳频技术 123
第6章 耦合式微波光电振荡器 126
6.1 光频梳与光分频 126
6.2 相干光频梳的产生 128
6.2.1 锁模基本原理 128
6.2.2 被动锁模技术 129
6.2.3 主动锁模技术 131
6.3 耦合式微波光电振荡器的发展历程 133
6.3.1 早期雏形与结构优化 133
6.3.2 光纤环形谐振腔的Q值增强 137
6.4 耦合式微波光电振荡器的相位噪声 140
6.4.1 相位噪声来源 140
6.4.2 相位噪声优化 142
6.5 耦合式微波光电振荡器的杂散抑制与频率稳定 147
6.5.1 超模杂散抑制 148
6.5.2 振荡频率稳定 152
第7章 小型化微波光电振荡器 156
7.1 片上集成微波光电振荡器 156
7.2 基于无源线性微腔的微波光电振荡器 163
7.2.1 微腔储能微波光电振荡器 163
7.2.2 压控调谐微波光电振荡器 166
7.3 基于微腔克尔孤子光频梳的集成微波信号产生 169
7.3.1 微腔克尔光频梳的产生 169
7.3.2 集成微波信号的产生 175
7.4 基于布里渊-克尔孤子光频梳的低相位噪声微波信号产生 179
7.4.1 布里渊-克尔孤子光频梳生成微波信号 180
7.4.2 单片F-P型光纤微腔集成微波光子飞轮振荡器 183
第8章 其他光生微波信号技术 187
8.1 基于传统光学外差法的微波信号生成 187
8.1.1 光学锁相环技术 189
8.1.2 光学注入锁定技术 191
8.1.3 双波长激光器技术 192
8.1.4 外部电光调制技术 194
8.2 基于光学分频的超低相位噪声微波产生 196
8.3 基于片上布里渊振荡的微波信号合成 201
8.4 基于电光分频锁相的低相位噪声微波信号合成 205
参考文献 208