微波光子技術^[1]是伴隨著半導體激光器、集成光學、光纖波導光學和微波單片集成電路的發展而產生的一種新興技術，是微波和光子技術結合的產物，它在射頻(RF)信號的產生、傳輸和處理等方面具有潛在的應用前景。由于射頻信號的光濾波技術具有可實現寬帶可調諧濾波的功能，因而能夠克服電子瓶頸、濾除強干擾信號等優勢。現階段國內外實驗成功且已經取得很大進展的微波光子濾波器Q值可以達到983^[2]，帶寬可以低到只有0.32MHz^[3]，邊模抑制比可以高于40dB^[4]，調諧范圍可以從34.1MHz調諧到34.1GHz^[5]。由此可見全光可調諧濾波器等技術在通信等諸多領域具有重要的潛在應用價值。現在已通過在系統中引入全光濾波技術，突破了電子瓶頸的限制，濾除了混頻器中的噪聲^[3]，有望提高接受機的性能。

影響和限制光子濾波器性能的因素很多，比如線形度和動態范圍、源的相干性、極化特性、正系數、FSR、噪聲、可重構性和可調諧性.現在，微波光子濾波器的關鍵問題在于可調諧和負抽頭的實現，因此本文著重以橫向濾波器為例討論可調諧和負抽頭這兩個方面的問題。

1、基本原理

圖1為使用單光源獲得N個抽頭的微波光子橫向濾波器^[3，6]原理圖。利用多光源來實現的原理也大致相同。光載波exp{j[w+f(t)]}(w為載波頻率，f(t)為相位)被射頻信號SRF(t)所調制，調制后的信號經過耦合器分為N路，利用色散機制對1，2，…N路信號提供T，2T，…NT的時間延遲后，經過N路抽頭而獲不同時間延遲的信號由輸出端的耦合器合并后得到最終的輸出。探測器之前的光信號可表示為

式中am為第m個抽頭的權重。由式(1)可以得到在微波光子濾波器的輸出端探測到的光電流為

式中R為探測器的響應度，符號〈〉代表對時間取平均。借助于互相干函數運算，(2)式中對時間求平均的項(記作Gmn)有

式中Dn為光源線寬，它是光源相干時間tcoh的倒數。(2)式的第一項為非相干項對光電流的貢獻，第二項為相干部分的貢獻。如果要濾波器工作在非相干條件下，只需光源的相干時間tcoh遠遠小于基本延遲時間差T，此時(即非相干條件下)光電流的表達式為

于是，從(4)式中可以得到濾波器的沖擊響應為：

對(5)式作傅里葉變換，最終可以得到傳輸函數電頻率響應的表達式為

從(6)式可以看出，濾波器的性能由濾波器級數N(實現Q值和帶寬的改變)、加權系數am(實現重構，濾波器的形狀系數的改變，通過使用衰減器可以容易實現)以及延遲時間T(實現中心頻率和FSR改變)決定。

1.1、可調諧性的實現

實現可調諧的重要思路之一為：通過改變濾波器的結構參數或者外界所施加的物理參數的方法改變延遲時間，從而使濾波器的中心頻率變化或自由光譜范圍變化，進而實現可調諧。

目前，改變延遲時間的技術主要有：