徐晓瑞,
张方正,
刘鹏,
康晓晨,
杨华山,
潘时龙,
南京航空航天大学雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室 南京 210016
基金项目:国家自然科学基金(61527820)，中央高校基本科研业务费专项资金(NC2018005)，江苏省333项目(BRA2018042)
详细信息
作者简介:刘世锋(1989–)，男，湖南人，南京航空航天大学博士研究生，研究方向为光电振荡器、微波光子频率综合技术以及微波光子测量技术等。E-mail: sfliu_nuaa@nuaa.edu.cn
徐晓瑞(1989–)，男，黑龙江人，南京航空航天大学硕士研究生，研究方向为微波光子信号产生及频率综合技术。E-mail: xuxiaorui@nuaa.edu.cn
张方正(1984–)，河北人，博士，副教授。2013年在北京邮电大学取得通信与信息系统工学博士学位(2009年至2010年新加坡南洋理工大学联合培养博士)，现为南京航空航天大学电子信息工程学院副教授。2013年6月至今在南京航空航天大学电子信息工程学院工作(2017至2018年为日本东京大学访问****)。研究方向为光通信、微波光子学、光信号处理等，主持国际自然科学基金、江苏省自然科学基金、研发预研项目等10余项科研项目。入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才计划、江苏省青年科技人才托举工程。已发表SCI期刊论文75余篇(第1/通信作者论文46篇)，在国际会议作特邀报告10次，获得国际最佳会议论文奖2次，已授权国家发明专利(排名第1)5项。担任MWP2019, IEEE-RWS 2017-2019, ICAIT 2018-2019等国际会议技术委员会成员。E-mail: zhangfangzheng@nuaa.edu.cn
刘鹏：刘 鹏(1986–)，男，山东人，博士。2013年于北京理工大学获得光学工程专业博士学位，2013年到2018年就职于中船重工第724研究所，现为南京航空航天大学电子信息工程学院全职博士后。研究方向为微波光子信号处理的创新和系统应用。E-mail: pengliu1986@nuaa.edu.cn
康晓晨(1995–)，男，山西人，南京航空航天大学硕士研究生，研究方向为光电振荡器的技术应用。E-mail: kangxc@nuaa.edu.cn
杨华山(1993–)，男，四川成都人，南京航空航天大学博士研究生，研究方向为微波光子学信号产生及光电振荡器的技术应用。E-mail: yanghuashan2019@nuaa.edu.cn
潘时龙(1982–)，男，安徽人，博士，教授。2008年在清华大学电子工程系获得博士学位，现为南京航空航天大学教授。主要研究方向为基于微波光子技术的新体制雷达、无线通信、测量系统和集成微波光子学等。发表SCI论文210余篇，SCI他引2500余次，授权发明专利38项(含美国专利2项)。成果获日内瓦国际发明展特别金奖(最高奖项)、中国国际工业博览会大会银奖、中国光学工程学会创新科技奖一等奖、教育部自然科学奖二等奖等。曾入选国际光学学会会士(SPIE Fellow)，英国工程技术学会会士(IET Fellow)，国家****科技创新领军人才。E-mail: pans@nuaa.edu.cn
通讯作者:潘时龙 pans@nuaa.edu.cn
中图分类号:TN752计量
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出版历程
收稿日期:2019-02-21
修回日期:2019-04-12
网络出版日期:2019-04-18
Ultralow Phase Noise Optoelectronic Oscillator and Its Application to a Frequency Synthesizer
LIU Shifeng,XU Xiaorui,
ZHANG Fangzheng,
LIU Peng,
KANG Xiaochen,
YANG Huashan,
PAN Shilong,
Key Laboratory of Radar Imaging and Microwave Photonics, Ministry of Education, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
Funds:The National Natural Science Foundation of China (61527820), The Fundamental Research Funds for the Central Universities (NC2018005), Jiangsu Province “333” Project (BRA2018042)
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Corresponding author:PAN Shilong, pans@nuaa.edu.cn
摘要
摘要:该文提出一种基于级联相位调制器的注入锁定光电振荡器及其频率综合系统。该文提出的光电振荡器利用相位调制实现调制器输出光谱展宽并保持光纤中传播功率恒定，降低光纤非线性效应引入的强度噪声。采用双输出MZI级联平衡探测器的结构完成相位调制到强度调制的转化，提高系统的信噪比，实现频率为9.9999914 GHz、边模抑制比大于85 dB、10 kHz频偏相位噪声为–153.1 dBc/Hz的超低相位噪声信号输出。此外，还基于所提出的超低相位噪声光电振荡器构建了宽带、高性能频率综合系统。联合DDS和PLL的混合锁相技术，所提出频率综合器的输出频率成功覆盖5.9～12.9 GHz，相位噪声达到–130 dBc/Hz@10 kHz，杂散抑制比优于65 dB，跳频时间小于1.48 μs。
关键词:光电振荡器/
相位调制/
频率综合器/
相位噪声
Abstract:We propose a novel injection-locked OptoElectronic Oscillator (OEO) with ultralow phase noise based on two cascaded phase modulators, which is further applied to construct a frequency synthesizer. Thanks to the phase modulation, the output optical spectrum expands and the optical power keeps constant while passing through the optical fiber, which dramatically reduces the intensity noise induced by the nonlinear effects of the optical fiber. A dual-output MZI together with a balanced optical detector realizes the phase modulation to intensity modulation conversion and improves the signal to noise ratio of the OEO. The output frequency of the proposed OEO is 9.9999914 GHz with its sidemode suppression ratio larger than 85 dB, and the phase noise reaches –153.1 dBc/Hz at 10 kHz frequency offset which is 38.7 dB lower than that of Keysight E8257D. Moreover, a broadband, high performance frequency synthesizer is established based on the proposed OEO. Combining the DDS and PLL technologies, the proposed frequency synthesizer can cover 5.9～12.9 GHz range. The phase noise is around –130 dBc/Hz@10 kHz, the spur suppression ratio is better than 65 dB, and the frequency hopping time is less than 1.48 μs.
Key words:OptoElectronic Oscillator (OEO)/
Phase modulator/
Frequency synthesizer/
Phase noise
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