1.3、諧波頻率產(chǎn)生

外差法的主要缺陷在于需要進(jìn)行差拍的兩路不同頻率的光保持穩(wěn)定的相位關(guān)系以確保獲得比較小的相位噪聲，而如果能從一個(gè)光源出發(fā)通過各種非線性效應(yīng)產(chǎn)生高次諧波分量，就可以得到具有相對穩(wěn)定相位關(guān)系的若干光頻率，只要能從其中選取兩個(gè)進(jìn)行拍頻，則可以解決這個(gè)問題。在前面提到的調(diào)制非線性就是一個(gè)例子。此外，借助超連續(xù)譜、光脈沖的寬譜或光纖中的傳輸非線性，也是可行的方案，其基本思路如圖3所示。

圖3　諧波頻率產(chǎn)生方法

對于信號是光脈沖的情況，Dalma Novak曾經(jīng)給出過實(shí)驗(yàn)演示^[9]。一個(gè)半導(dǎo)體鎖模激光器產(chǎn)生重復(fù)頻率為2.5GHz的光脈沖，通過一個(gè)自由光譜區(qū)(FSR)為37.1GHz的法布里-珀羅(F-P)濾波器濾出其兩個(gè)高階邊帶后再在PD上產(chǎn)生拍頻產(chǎn)生37.1GHz的信號。

利用光纖中的非線性效應(yīng)產(chǎn)生高次諧波的方案也有報(bào)道。一個(gè)由頻率為f=6.67GHz的正弦信號驅(qū)動(dòng)的載波抑制調(diào)制信號被放大后注入高非線性光纖(HNLF)產(chǎn)生四波混頻(FWM)效應(yīng)，出現(xiàn)高階閑頻光，利用FBG濾出其中兩個(gè)在PD上拍出了頻率為40GHz(6f)的微波信號^[10]。

1.4、光電振蕩器

光電振蕩器(OEO)作為一種新型的微波信號發(fā)生器能產(chǎn)生頻率從幾個(gè)到上百GHz、Q值高達(dá)1010、低相位噪聲(工作頻率為10GHz時(shí)，低于-140dBc/Hz@10kHz)的高品質(zhì)信號并具有可調(diào)諧性和光、電兩種輸出，是一種非常理想的信號發(fā)生裝置，如圖4所示。光電振蕩器(OEO)一般是由光源，強(qiáng)度調(diào)制器，濾波器，光電探測器構(gòu)成的一個(gè)正反饋環(huán)路，它利用調(diào)制器以及光纖低損耗的特性將連續(xù)光變?yōu)榉€(wěn)定的、頻譜干凈的射頻/微波信號。激光器發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)電光調(diào)制器后通過光纖傳輸進(jìn)入光電探測器，光電探測器把光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡筮M(jìn)入后續(xù)的選頻、放大和反饋調(diào)制器件。在此過程中有源器件會(huì)產(chǎn)生包含各種不同頻率的噪聲擾動(dòng)，這些擾動(dòng)通過輸出端由濾波器濾出希望起振的頻率，并用來反饋控制電光調(diào)制器。環(huán)路中的放大器提供了增益，信號經(jīng)過多次循環(huán)后，就能建立起穩(wěn)定的振蕩。其振蕩頻率主要由濾波器的通帶特性決定^[11]。

在表1中給出了已報(bào)道的各種利用光子技術(shù)所產(chǎn)生的微波/毫米波信號的基本性能，結(jié)合前面介紹的技術(shù)方案可以看出，各種方法各有利弊，但從生成信號的相位噪聲角度來看，光電振蕩器具有非常優(yōu)越的噪聲性能。

2、總結(jié)

微波通信與光纖通信相結(jié)合出現(xiàn)的微波光子技術(shù)具有巨大的應(yīng)用前景。從微波光子技術(shù)的各種應(yīng)用上看，利用光學(xué)方法產(chǎn)生微波信號是其一大特色。設(shè)計(jì)出簡單，低成本，高品質(zhì)的光子微波信號產(chǎn)生方案不僅對于生產(chǎn)生活有著重要的意義，在國防科技上也有不可估量的作用。通過對已有的微波光子信號產(chǎn)生方案進(jìn)行總結(jié)可以相信，隨著光子技術(shù)與器件的發(fā)展，光微波技術(shù)必將發(fā)揮更大的作用。