基于光学原理的射频任意波形产生器及其在光纤传输系统中的应用-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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基于光学原理的射频任意波形产生器及其在光纤传输系统中的应用

项目名称：基于光学原理的射频任意波形产生器及其在光纤传输系统中的应用
项目类别：重点项目
批准号：61032005
申请代码：F0102
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2014-12-31

项目负责人：周炳琨
负责人职称：教授
依托单位：清华大学
批准年度：2010

中文摘要：

围绕光学原理产生任意射频/微波波形(OAWG)的关键科学问题，研究OAWG的新原理、结构及相关理论与关键技术；研究OAWG产生宽带毫米波无线波形的算法；研究OAWG补偿光纤传输系统非线性、色散的原理及相关算法。通过本课题研究，预期将提出基于波形精准度评估的OAWG理论分析模型；提出无线信号、高速数字信号光纤传输畸变的理论分析模型与相应的补偿机制；研制创新的可编程射频任意波形的全光产生原理样机；并基于该原理样机1、产生3.1-10.6GHz、符合FCC标准的超宽带(UWB)；2、产生500Gchip/s高码片速率的光保密通信用的多自由度光编码信号；3、提出基于可编程的3.1-10.6GHz UWB光纤传输链路非线性与色散补偿算法与技术，实现其50km的光纤传输，链路SFDR优于65dB/Hz2/3。预期的成果将对微波光子学的发展做出贡献，为OAWG的进一步发展和应用打下理论和技术基础。

中文主题词：光任意波形产生；光频梳；光谱处理；双极性光数模转换；

英文摘要：

optical arbitrary waveform generation；optical frequency comb；optical spectral processing；bipolar photonic digital-to-analog conversion；

英文主题词： optical arbitrary waveform generation；optical frequency comb；optical spectral processing；bipolar photonic digital-to-analog conversion；

结论摘要：

项目执行期间，课题组围绕基于光学原理产生任意射频波形的关键科学问题，从原理、传输理论和应用三个层面，深入研究了OAWG的原理结构、核心功能模块；研究了任意波形的光纤传输系统中色散和非线性损伤的补偿理论与技术；研究了OAWG在高速数字通信和微波毫米波信号处理系统等应用前景，获得下述主要研究成果 1，建立了OAWG中光/电信号的时空频变换与处理理论，创新地提出基于时空时变换的双极性光时域任意波形产生结构；提出并实现了基于调制器级联的超宽带平坦光频梳源（OFC），产生的OFC在20根谱线时功率一致性优于1dB，110条谱线时功率一致性优于3 dB；研制了基于液晶空间光调制器的光谱幅相处理系统样机； 2，基于研制的OAWG，产生了100Gbit/s的NRZ数字调制信号，产生了100MHz-120GHz范围内的毫米波信号，产生了3.1-10.6GHz、符合FCC 标准的超宽带(UWB)信号，产生了100MHz-100GHz范围内的毫米波信号；研究了任意波形在光传输链路中的光/电频谱演化机理，创新地提出基于光谱处理的色散、非线性、相位噪声链路损伤的可编程后补偿方案，实现了UWB信号在100km光链路中波形的无畸变传输，实现了60GHz频段ROF系统上变频色散和非线性的联合补偿，SFDR改善量大于20dB； 3，研制了超结构光纤光栅光谱处理器，提出基于超结构叠印光栅的OCDMA编解码器，实验制作出64位频谱相位编解码器，创下了基于光纤光栅频谱相位编解码器码片长度的世界纪录；研制了光保密通信用的动态可重构光编解码原理样机，进行了100公里传输试验； 4，研究了OAWG光时空频变换与处理核心思想在微波光子滤波器（MPF），微波真延时线方面的应用。提出了针对传统采用光频梳源的MPF的杂散干扰抑制方法，解决了所面临的“奈奎斯特”工作区域限制这一难题，为MPF的宽调谐和实用化指明了方向；提出了基于光频梳源的无杂散干扰微波光子谐波混频+滤波接收方案；提出了基于色散与频谱处理的大范围高分辨率微波延时线，延时精度优于1ps；课题组已发表学术论文45篇，其中SCI收录29篇，申请国家发明专利3项；培养博士7名，硕士4名，博士后2名；受邀参加国际学术会议分组报告2次，主持接待国外学者来华讲学访问交流4次，国内交流10次。按照项目计划要求，课题组全面完成了项目预期目标。

成果综合统计