微波光子技术及应用

　　本书为空间电子信息科学与技术系列丛书之一。系统介绍了微波光子技术的理论体系、技术内涵和技术应用，并结合空间大容量信息获取、传输和分发应用背景，详细论述了微波光子技术空间信息系统应用背景、关键技术解决方案及典型应用。本书可作为高等院校微波光子专业本科生及研究生的教材或教学参考书，也可供从事空间微波光子技术研究的人员参考。

　　谭庆贵，男，博士，高级工程师。2006年毕业于电子科技大学。博士期间主要从事激光通信技术方面的研究工作。毕业后在西安空间无线电技术研究所工作至今，主要研究方向为微波光子技术和激光通信技术。在微波光子技术方面，先后负责6项重大预研项目、总装预研基金课题以及重点实验室重点基金课题的研究工作。在微波光子基本理论、关键技术以及系统应用等方面开展了深入研究，在微波光子信号传输、高线性微波光子变频以及微波光子信号处理等方面取得了一系列研究成果。

第1章绪论1

1．1微波光子技术概述1

1．2ROF技术地面应用3

1．2．1ROF系统应用方向3

1．2．2ROF光载无线接入5

1．3微波光子技术空间应用8

1．3．1微波光子信号传输8

1．3．2微波光子交换转发9

1．4微波光子技术雷达应用12

参考文献16

第2章微波光子基本原理19

2．1微波光子调制/解调基本原理19

2．1．1基本原理及结构组成19

2．1．2微波/光调制实现原理19

2．1．3光/微波解调实现原理24

2．2微波光子传输信道特性分析25

2．2．1光纤色散25

2．2．2光纤非线性效应31

2．3常用光电子器件38

2．3．1激光器38

2．3．2电光调制器43

2．3．3光电探测器54

2．4光载射频（ROF）系统及主要性能59

2．4．1ROF系统结构59

2．4．2微波光子链路性能参数60

2．4．3ROF系统性能62

参考文献68

第3章微波/毫米波信号光学产生技术70

3．1概述70

3．1．1上变频信号产生国内外动态70

3．1．2光电振荡器73

3．1．3UWB信号产生73

3．2OEO毫米波信号产生技术75

3．2．1光电振荡器基本原理及结构75

3．2．2光电振荡器实现方式77

3．2．3光电振荡器的应用81

3．3全光变频毫米波产生技术84

3．3．1基于数据信号光注入锁定半导体激光器的全光上变频技术84

3．3．2基于直流光注入全光上变频技术96

3．4倍频毫米波产生技术108

3．4．1马赫曾德尔调制器原理108

3．4．2SOA非线性展宽109

3．4．3注入锁定110

3．4．4实验与结果分析110

3．5光载任意波形产生114

3．5．1基于双波长注入FPLD的UWB信号产生114

3．5．2注入FPLD的基带数据直接产生调制的UWB信号118

参考文献121

第4章微波光子信号处理127

4．1光模数转换127

4．1．1光模数转换技术发展127

4．1．2光模数转换技术特点129

4．1．3光模数转换实现方法132

4．2微波光子滤波器143

4．2．1微波光子滤波器技术发展143

4．2．2微波光子滤波器技术特点143

4．2．3微波光子滤波器实现方法147

4．3微波光子频率测量161

4．3．1微波光子频率测量技术发展161

4．3．2微波光子频率测量技术特点162

4．3．3微波光子频率测量实现方法167

参考文献175

第5章空间微波光子通信系统技术178

5．1空间微波光子通信技术概述178

5．1．1空间微波光子通信系统特点178

5．1．2ROFSO通信系统组成180

5．1．3ROFSO通信系统关键技术181

5．2地面ROFSO通信系统技术184

5．2．1大气效应及影响因素分析184

5．2．2大气湍流效应186

5．2．3ROFSO试验系统及验证技术190

5．3卫星ROFSO通信系统技术198

5．3．1卫星ROFSO通信系统简介198

5．3．2卫星ROFSO通信系统关键技术200

5．3．3卫星ROFSO调制解调理论模型201

5．4星间ROFSO通信系统技术204

5．4．1星间ROFSO通信系统组成及性能参数204

5．4．2星间ROFSO通信系统理论模型210

5．4．3星间ROFSO通信系统信号传输性能分析211

5．5ROFSO通信系统应用及展望220

5．5．1ROFSO通信技术应用220

5．5．2ROFSO通信技术展望222

参考文献222

第6章星上微波光子处理转发技术225

6．1星上微波转发技术225

6．1．1透明转发系统225

6．1．2处理转发系统226

6．1．3卫星通信频段规划226

6．1．4星上微波通信转发技术发展趋势227

6．2星上微波光子处理转发技术231

6．2．1星上微波光子处理转发技术特点231

6．2．2星上微波光子处理转发系统组成232

6．3光本振信号生成技术234

6．3．1光倍频技术234

6．3．2谐波生成技术234

6．3．3光外差技术235

6．3．4四波混频技术235

6．3．5光外调制技术236

6．3．6光电振荡器技术238

6．4微波光子变频技术239

6．4．1微波光子变频技术概述239

6．4．2串行MZM微波光子变频技术241

6．4．3DPMZM和MZM级联的微波光子变频技术249

6．5光交叉互联技术254

6．5．1光交叉互联技术发展现状及特点254

6．5．2基于MEMS的光交叉互联技术实现262

6．6光电探测技术264

6．7星上微波光子处理转发技术实现与验证267

6．7．1星上微波光子处理转发技术实现267

6．7．2欧空局星上微波光子技术验证268

参考文献272

索引274