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TechnicalFeature 技术特写

–80 OEO利用偏振实现可 弱，甚至减少至近载波水平。
–90 调的光学功分和对偏 一种可以改善PT对称OEO近载波
–100 振敏感的平衡光电探 相位噪声性能不佳的方法是使用偏振不
Phase Noise (dBc/Hz) –120 微小的振动也能刺激 相位和偏振变化并进行实时动态补偿。
敏感光学功分器及电反馈回路，以探测
测器。然而，即使是
–110
这样可以部分改善近载波相位噪声的性
调控在光学回路中传
–130
播的光波的相位和偏
能，然而，大于10kHz的偏移性能会有
–140
–150
目前和未来一代通信系统需要高频
Zhang等人提出
–160 振状态。 所下降，宽带稳定性能也会变差。
Loop 的方法测量得到的相 率的信号源，并具有可调特性以满足宽
–170
Bandwidth 位噪声如图5所示， 带宽和高数据传输速率的标准。本文的
–180
100 Hz 1 kHz 10 kHz 100 kHz 1 MHz 30 MHz 并对比了PT对称OEO 工作就是基于自注入锁定和双自相位锁
Frequency Offset 的性能和目前现有可 定（SILDPLL）技术的。
图3：测量得到的10.24GHz合成器的相位噪声。 利用的以电子控制产
生微波信号源技术的 自注入锁定和双自相位锁定OEO
它的等效集总LC电路模型。图2是用于 性能。PT对称OEO在三种不同的回路长 合成器
测量基于MMS的X波段振荡器相位噪声 度（20.31米、433.1米、9.166千米）中 减小振荡器相位噪声可以通过注入
的系统。测量得到的10.24GHz载波在 运行。9.76GHz载波10kHz偏移的相位 锁定（IL）和相位锁定回路（PLL）来
10KHz偏移处的相位噪声为-139dBc/Hz 噪声分别为-93、-104、-143dBc/Hz。一 实现。IL非常易于实现，因此近载波相
（如图3），并通过变容二极管实现了大 个有趣的现象是，PT对称OEO拓扑改善 位噪声的减弱即是由于频率失谐和锁定
约百分之五的调节范围。 了载波10kHz偏移的相位噪声的性能， 范围受限造成的。另一方面，一个高增
一种新型的基于图1-3的产生低相位 但和商业可用信号源相比，近载波性能 益回路滤波器可以使得PLL显著去除近
噪声合成信号源的方法可以用来调节相位 有显著的变差。明显的边模的存在是由 载波相位噪声，但远距离偏移还是具有
噪声，但不适合宽带应用。OEO提供了一 与9.166千米延迟线有关的谐振条件引 很高的噪声。Sturzebecher等人提出受外
个具有前景的解决方案。它具有高Q值， 起的。这些边模使振荡器的定时抖动减 力控制的振荡器在近载波和远距离偏移
这是由于使用低损耗光纤造成了长时间存
SMF
储延迟；并在高频应用方面具有潜力，这 LD LD: Laser Diode
PC: Polarization Controller
主要得益于其固有的宽带电光和光电传感 PC1 MZM PC2 PBS TDL PD1 BPD MZM: Mach-Zehnder Modulator
器和对电磁干扰的高免疫力。 SMF: Single-Mode Fiber
Signal 1 – + ∑ PBS: Polarization Beam Splitter
S: Microwave Combiner
目前的OEO技术 Analyzer 2 S21 Splitter PD2
一个典型的OEO是混合的电子和微 ESA EA BPD: Balanced Photodetector
(PD1 & PD2)
波光子的系统。它使用增强正反馈回路 ESA: Electrical Spectrum Analyzer
来促进低相位噪声、高频信号的产生。
图4：PT对称OEO的框图。
1996年，Yao和Maleki首次提出用光纤延
迟线产生微波信号。他们的方法基于将
脉冲激光的连续光能量转化成RF和微波 –20
信号，这就需要利用光纤延迟线或高Q 20.31 m PT-Symmetric OEO
值光学谐振器。后者可以使用有源或无 –40 433.1 m PT-Symmetric OEO
9.166 m PT-Symmetric OEO
源腔体实现。延迟线振荡器当中的低相
Commercially Available Source
位噪声由高Q值反馈回路保证，高Q值反
–60
馈回路是由长的低损耗光纤实现的。振
荡频率由窄带微波滤波器决定。
OEO基于光纤回路中的延迟得以实 –80
现，光纤回路有许多分布密集的振荡模 Phase Noise (dBc/Hz)
式，且这些模式可以通过窄带的微波滤
波器。为了保证单模振荡，就需要超窄 –100
带高Q值微波滤波器，但这样的滤波器
是无法实现的。光学滤波器可以组合使 –120
用，但用光学谐振器实现这样的滤波器 PT-Symmetric 30 dB
Worse @ 10 Hz
也很难，并具有反复无常的模式不稳定
–140
性。最近，Zhang和Yao提出一种方法，
PT-Symmetric 30 dB
无需超窄带光学滤波器，利用宇称-时间 Better @ 10 Hz
（PT）对称和两个相同的匹配反馈回路 –160
10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8
即可实现单模操作，这两个匹配反馈回
Offset Frequency (Hz)
路中，一个具有一定增益，另一个具有
相同数值的损耗。如图4所示，PT对称 图5：PT对称OEO的相位噪声与商用的信号源的相位噪声在9.76GHz的对比。
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