本書較為全面地介紹了微波光子學的產生背景、技術基礎、基本方法和套用領域，重點介紹了在微波毫米波信號的光學產生及處理、射頻任意波形產生、高速光編/解碼、射頻信號光傳輸(RoF)系統、微波陣列天線以及太赫茲技術等相關技術領域的微波光子學最新研究進展。
基本介紹
- 書名：微波光子學原理與套用
- 作者：蒲濤 聞傳花,項鵬,方濤
- ISBN：9787121253911
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2015-03-01
圖書內容,目錄,
圖書內容
本書較為全面地介紹了微波光子學的產生背景、技術基礎、基本方法和套用領域，重點介紹了在微波毫米波信號的光學產生及處理、射頻任意波形產生、高速光編/解碼、射頻信號光傳輸(RoF)系統、微波陣列天線以及太赫茲技術等相關技術領域的微波光子學最新研究進展。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 微波光子學發展的技術背景 1
1.2 光子學技術的發展歷程及最新
進展 2
1.2.1 光纖技術 2
1.2.2 雷射及光放大技術 4
1.2.3 光調製技術 4
1.2.4 光檢測技術 5
1.2.5 光通信技術 5
1.3 微波毫米波技術的新進展 7
1.4 微波光子學的進展及套用 8
1.4.1 微波毫米波的光學產生方法 8
1.4.2 微波毫米波信號的光域處理 8
1.4.3 系統套用 9
第2章 光子技術基礎 10
2.1 平面及條形光波導傳輸原理 10
2.1.1 薄膜波導 10
2.1.2 對稱薄膜波導 12
2.2 條形光波導及帶狀波導 12
2.3 光纖中的傳播模式 15
2.3.1 光纖中的電磁場方程 15
2.3.2 傳播模式 16
2.4 光纖的色散特性 19
2.4.1 群速度色散 19
2.4.2 偏振模色散 22
2.5 光纖的非線性特性 23
2.5.1 光纖的非線性折射率 23
2.5.2 自相位調製(SPM) 23
2.5.3 交叉相位調製(XPM) 24
2.5.4 光孤子傳輸 25
2.5.5 四波混頻 26
2.5.6 受激拉曼散射(SRS) 27
2.5.7 受激布里淵散射(SBS) 30
2.6 半導體雷射器(LD) 31
2.6.1 半導體雷射器的工作機理 31
2.6.2 半導體雷射器的工作特性 34
2.7 半導體光檢測器 36
2.7.1 光檢測原理 36
2.7.2 pin光電二極體和雪崩光電
二極體(APD) 38
2.7.3 回響度和量子效率 39
2.7.4 光檢測器的回響時間 39
2.7.5 光檢測器的噪聲 41
第3章 新型光子器件技術 43
3.1 高頻直接調製半導體雷射器 43
3.1.1 張弛振盪頻率 43
3.1.2 交調失真 45
3.1.3 共振調製 46
3.2 超短脈衝雷射器 47
3.2.1 鎖模光纖雷射器 47
3.2.2 鎖模半導體雷射器 49
3.2.3 增益開關半導體雷射器 50
3.2.4 電光調製器組合光源 52
3.2.5 超連續(SC)譜脈衝光源 54
3.3 窄線寬光纖雷射器 54
3.3.1 DBR光纖雷射器 55
3.3.2 DFB光纖雷射器 55
3.4 電光調製器 56
3.4.1 MZM的主要參數 56
3.4.2 MZM的調製曲線 57
3.4.3 MZM的輸出信號 58
3.4.4 MZM輸出信號的頻譜分析 59
3.4.5 MZM的偏置點選擇 60
3.5 高速光檢測器 61
3.5.1 超寬頻型光電檢測器 61
3.5.2 高飽和電流型光二極體 63
3.5.3 平衡光檢測器 64
3.5.4 高速光檢測器小結 66
3.6 光纖光柵 66
3.6.1 光纖光柵的基本概念 66
3.6.2 FBG的分類 67
3.6.3 光纖光柵的製作方法 69
3.6.4 光纖光柵的套用 70
3.7 非線性光纖光學器件 70
參考文獻 71
第4章 微波毫米波信號的光學產生及
處理 74
4.1 基於光學拍頻的微波毫米波信號
產生方法 74
4.1.1 外調製產生光生毫米波 75
4.1.2 鎖相雷射器外差法 80
4.1.3 基於雙波長雷射器的光生毫米
波產生技術 83
4.2 基於超連續光譜的微波信號
產生方法 84
4.3 基於光電混合振盪器(OEO)的毫米
波信號產生方法 89
4.3.1 光電振盪器的研究現狀 90
4.3.2 光電振盪器的關鍵技術 93
4.3.3 光電振盪器的套用 107
4.4 微波光子濾波器的原理 109
4.4.1 不同抽頭係數的微波光子
濾波器 111
4.4.2 不同光源類型的微波光子
濾波器 112
4.4.3 微波光子濾波器的性能指標 117
4.5 微波光子濾波器的實現方法 122
4.5.1 有負係數的微波光子濾波器的
實現方法 123
4.5.2 單光源微波光子濾波器的
實現方法 125
4.5.3 多光源微波光子濾波器的
實現方法 128
4.5.4 克服相位噪聲限制的方法 136
4.5.5 微波光子濾波器實現方法
小結 141
4.6 基於布里淵效應的微波毫米信號
光學產生及濾波方法 141
4.6.1 多波長布里淵光纖雷射器 142
4.6.2 基於多波長布里淵光纖環形雷射
器的微波信號產生方法與實現 143
4.6.3 基於布里淵選擇放大技術的
微波信號產生方法 149
4.6.4 基於布里淵散射的光載波
抑制濾波 151
參考文獻 155
第5章 基於光子學原理的射頻任意波形
產生技術 158
5.1 概述 158
5.1.1 基於傅立葉變換光脈衝整形
的光學任意波形產生 158
5.1.2 基於光脈衝頻譜整形與頻率-時間
映射的光學射頻波形產生 160
5.1.3 基於直接空-時域脈衝整形的
光學射頻波形產生 163
5.1.4 基於微波光子濾波器的光學
射頻波形產生 164
5.1.5 基於時域脈衝整形的光學射頻
任意波形產生技術 164
5.2 典型的OAWG實現方法 166
5.2.1 基於傅立葉變換光脈衝整形的
任意波形產生 166
5.2.2 基於光脈衝頻譜整形與頻率-
時間映射的任意波形產生 175
5.2.3 基於直接空間-時域光脈衝整形的
任意波形產生技術 183
5.2.4 基於微波光子濾波器的射頻
任意波形產生技術 187
5.2.5 基於時域光脈衝頻譜整形的
射頻波形產生技術 189
5.3 OAWG的發展趨勢 192
5.3.1 動態可重構的OAWG 192
5.3.2 集成化的OAWG 198
參考文獻 202
第6章 高速光編/解碼技術及其套用 204
6.1 OCDMA通信及光編/解碼概述 204
6.2 OCDMA技術的原理及特點 204
6.3 OCDMA技術的發展歷程
及分類 205
6.4 OCDMA的關鍵技術 209
6.4.1 碼字構造技術 209
6.4.2 光編/解碼技術 210
6.4.3 OCDMA系統技術 215
6.4.4 基於SSFBG的真實相移(TPS)
編/解碼器 216
6.4.5 基於SSFBG的等效相移(EPS)
編/解碼器 218
6.5 高速保密OCDMA通信系統 224
6.5.1 單用戶2.5 Gb/s 60km傳輸
實驗 224
6.5.2 雙用戶2.5Gbps 100km傳輸
實驗 227
參考文獻 231
第7章 射頻信號光傳輸系統 235
7.1 RoF概述 235
7.1.1 RoF的優勢及問題 235
7.1.2 用於RoF系統的新技術 236
7.2 RoF的系統構成 237
7.2.1 用於無線通信網的RoF系統
構成 237
7.2.2 RoF系統的結構 239
7.3 射頻信號在光纖中的傳輸損傷 240
7.3.1 RoF系統的主要性能指標 240
7.3.2 RoF系統中色散對傳輸信號
的影響 249
7.3.3 光纖色散對OFDM信號傳輸
性能的影響 256
7.4 RoF系統的典型實現 257
7.4.1 套用光PSK調製的60 GHz RoF
下行鏈路系統 257
7.4.2 使用上行的光上轉換和下行的再
調製OOK的雙向RoF鏈路 260
7.4.3 基於布里淵散射的全光變頻
的RoF系統 263
7.4.4 基於光注入條件下DFB雷射器
產生單邊帶調製信號 268
7.5 RoF系統的套用 270
7.5.1 RoF在衛星通信中的套用 270
7.5.2 RoF在移動通信中的套用 271
7.5.3 寬頻無線接入 272
7.5.4 智慧型交通通信和控制 274
7.5.5 軍事套用 275
7.6 RoF系統的發展趨勢 276
7.6.1 低成本雷射器 277
7.6.2 系統中的光纖 277
7.6.3 調製收發器 280
參考文獻 280
第8章 微波陣列天線的光學控制技術 282
8.1 相控陣天線原理 282
8.2 真時延對相控陣雷達性能
的提高 284
8.3 光控相控陣天線 285
8.3.1 光控相控陣天線國外研究
現狀 286
8.3.2 光控相控陣雷達技術的套用
前景 288
8.3.3 光控相控陣雷達的關鍵技術 288
8.4 光真時延遲線的實現方法 289
8.4.1 基於時延切換的OTTD及波束
形成技術 290
8.4.2 基於空間光調製器和偏振分束
器的波束控制結構 291
8.4.3 基於色散器件的波束形成
實現方案 293
8.4.4 基於超結構光纖光柵的時延
實現方法 295
8.5 光子射頻移相器的實現方法 297
8.5.1 基於外差混頻技術的光子
射頻移相器 297
8.5.2 基於矢量和技術的光子射
頻移相器 298
參考文獻 300
第9章 太赫茲技術 302
9.1 太赫茲輻射的產生方法 302
9.1.1 基於超快雷射技術的太赫茲
輻射源 303
9.1.2 基於光學差頻和光學參量方法
的太赫茲輻射源 306
9.2 太赫茲信號的檢測技術 309
9.2.1 相干探測 3099.2.2 非相干探測 311
9.3 太赫茲功能器件 312
9.3.1 固態積體電路太赫茲放大器 312
9.3.2 光子晶體太赫茲器件 313
9.3.3 表面電漿太赫茲器件 316
9.4 太赫茲通信技術 318
9.4.1 基於光學方法的太赫茲無線
通信系統 319
9.4.2 光載太赫茲波傳輸系統 322
9.5 太赫茲技術的潛在套用領域 324
參考文獻 325
