基于光纖光柵的微波光子濾波器的結(jié)構(gòu)研究與優(yōu)化.pdf

1、隨著微波技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)通信容量需求的增加和傳輸速率提出更高的要求。微波通信能夠在任意方向上發(fā)射、易于構(gòu)建和重構(gòu)，但傳統(tǒng)的微波傳輸在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)具有很大損耗。光波分復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)和摻餌光纖放大器的發(fā)明使光纖通信得到迅速發(fā)展，光纖通信具有損耗低、高帶寬、易于在波長(zhǎng)、空間和偏振上復(fù)用等很多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)微波信號(hào)傳輸及處理具有明顯的優(yōu)勢(shì)。基于這個(gè)應(yīng)用背景，光纖通信和微波通信相結(jié)合的光載射頻(ROF)技術(shù)被提出，微波光子濾波器(MPF)就

2、是ROF系統(tǒng)中的一個(gè)重要的研究方向。
　　 微波光子濾波器是在光域內(nèi)直接對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行濾波的新型光器件，它能克服傳統(tǒng)電信號(hào)處理中由于有限的采樣頻率而引起的“電子瓶頸”，抗電磁干擾，不需要復(fù)雜、昂貴的光電/電光轉(zhuǎn)換設(shè)備。目前國(guó)際上對(duì)微波光子濾波器的研究集中在設(shè)計(jì)新型濾波器結(jié)構(gòu)等方面以實(shí)現(xiàn)高Q值頻率響應(yīng)、負(fù)抽頭系數(shù)、可調(diào)性、可重構(gòu)和更大的動(dòng)態(tài)范圍等。光纖光柵由于具有良好的波長(zhǎng)選擇性能和濾波特性，能夠靈活構(gòu)建具有不同功能的微波光子濾波

3、器，成為近年來(lái)光通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。品質(zhì)因數(shù)是衡量微波光子濾波器的選頻特性的重要指標(biāo)之一，本文重點(diǎn)針對(duì)基于光纖光柵的微波光子濾波器的品質(zhì)因數(shù)以及提高品質(zhì)因數(shù)的方法做了詳細(xì)的研究。
　　 本文著重研究了基于光纖光柵的微波光子濾波器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.研究了基于光纖布拉格光柵(FBG)的微波光子濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要元器件：FBG和摻餌光纖放大器，并利用MATLAB仿真軟件進(jìn)行了仿真分析。

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　　 2.提出改進(jìn)的基于FBG對(duì)的微波光子濾波器的結(jié)構(gòu)，并在Optisystem仿真軟件的平臺(tái)上進(jìn)行優(yōu)化研究，優(yōu)化后的最高品質(zhì)因數(shù)Q值可達(dá)342.5，改善了濾波器的選頻性能。
　　 3.采用添加擾動(dòng)操作的自適應(yīng)遺傳算法對(duì)基于FBG陣列的微波光子濾波器的抽頭系數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在優(yōu)化光纖光柵陣列的參數(shù)等方面做了有益的嘗試。主要是優(yōu)化FBG陣列中FBG的個(gè)數(shù)和反射系數(shù)。指定濾波器的維數(shù)，用MATLAB仿真軟件實(shí)現(xiàn)了算法，對(duì)