微波光子学 第2版PDF电子书下载

第1章 微波光子学——从概念到器件和应用 1

1.1 引言 1

1.2 微波光子器件的概念 2

1.2.1 光电器件家族 3

1.2.2 行波器件 4

1.3 微波光子器件 6

1.3.1 电吸收调制器 6

1.3.2 光电探测器和混频器 8

1.3.3 电吸收收发器 10

1.3.4 微波激光二极管和发光二极管 12

1.4 光子集成和电路 12

1.5 光子微波信号产生和处理 16

1.5.1 光子微波移相器和时延控制 16

1.5.2 光子超宽带脉冲产生 16

1.5.3 射频频谱分析仪和光子滤波器 17

1.6 宽带光纤光链路 18

1.7 微波光子系统 20

1.7.1 光子本振 21

1.7.2 电场传感器 21

1.7.3 电光取样 22

1.7.4 光纤同轴电缆混合系统 24

1.7.5 光载无线通信系统 25

1.7.6 光电振荡器 28

1.7.7 建筑内网络和户内网络 30

1.7.8 数字城市 32

1.8 总结 32

致谢 33

参考文献 33

第2章 超快通信和信号处理中的飞秒全光器件 38

2.1 引言 38

2.2 飞秒器件的优点和需求 39

2.3 飞秒激光光源的最新进展 42

2.3.1 单片集成锁模激光器 42

2.3.2 脉冲波形控制器件 45

2.4 飞秒全光开关 48

2.4.1 具有半导体集成结构的全光开关 48

2.4.2 基于半导体中超快现象的全光开关 54

2.4.3 基于新材料的全光开关 70

2.4.4 超快全光器件的现状及展望 78

2.5 总结 81

致谢 81

参考文献 81

第3章 超宽带亚太赫兹光子无线链路 86

3.1 引言 86

3.2 毫米波和亚毫米波的光产生方法 87

3.2.1 光外差和零差技术 87

3.2.2 锁模脉冲串的光谱滤波 87

3.2.3 其他方法 90

3.3 毫米波和亚毫米波的光子发信机 91

3.3.1 高功率/高速光电探测器 91

3.3.2 基于低温生长GaAs的光子发信机 94

3.3.3 基于近弹道输运单行载流子光电二极管的光子发信机 97

3.4 光子毫米波无线链路 100

3.5 总结与展望 104

参考文献 104

第4章 光纤布拉格光栅在微波光子学中的应用 111

4.1 引言 111

4.2 光纤布拉格光栅 111

4.2.1 光纤布拉格光栅的建模 113

4.2.2 光纤布拉格光栅的合成 115

4.2.3 光纤布拉格光栅的制备 117

4.3 光纤光栅在真延时波束形成中的应用 118

4.4 光纤布拉格光栅在微波光子滤波中的应用 122

4.4.1 光纤布拉格光栅在微波光子延迟线滤波器中的应用 122

4.4.2 基于光滤波器响应到微波滤波器响应转换的微波光子滤波器 129

4.5 光纤布拉格光栅在微波信号产生中的应用 131

4.5.1 基于外调制的光子微波信号产生 131

4.5.2 基于双波长激光器的光子微波信号产生 133

4.6 光纤布拉格光栅在微波任意波形产生中的应用 135

4.6.1 光纤布拉格光栅在基于光谱整形和频时映射的任意波形产生技术中的应用 135

4.6.2 光纤布拉格光栅在基于傅里叶变换光脉冲整形的任意微波波形产生技术中的应用 142

4.6.3 其他微波任意波形产生技术 144

4.7 总结与展望 146

参考文献 147

第5章 混合光纤无线——概念与展望 154

5.1 引言 154

5.2 无线通信网的演变 154

5.3 无线与光纤网的集成 156

5.4 光载无线技术 159

5.4.1 信号传输方案 159

5.4.2 链路损伤 162

5.4.3 色散的影响 164

5.5 混合光纤无线展望 167

5.5.1 与光纤接入网融合 167

5.5.2 混合光纤无线系统中的基站技术 168

5.6 总结 171

致谢 172

参考文献 172

第6章 大动态范围100km数字光载无线链路 175

6.1 引言 175

6.2 长距离链路设计 176

6.2.1 强度调制 176

6.2.2 相位调制 184

6.2.3 色散 187

6.2.4 受激布里渊散射 189

6.2.5 其他光纤传输损伤 191

6.2.6 正交幅度调制 191

6.3 链路实例 194

6.3.1 采用EDFA中继器的110km链路 194

6.3.2 采用拉曼放大的105 km链路 197

6.4 发展前景 202

参考文献 204

第7章 光子合成超宽带任意电磁波形 211

7.1 引言 211

7.1.1 基于光脉冲整形器的任意电磁波形发生器所遵循的一般关系 212

7.1.2 光脉冲整形架构的简要回顾 214

7.1.3 光源激光器的选择 216

7.1.4 光辅助任意波形产生与电任意波形产生对比 217

7.2 任意毫米波波形合成 217

7.2.1 基于高分辨率直接空时映射光脉冲整形的任意毫米波波形合成 218

7.2.2 捷变毫米波波形产生 221

7.3 超宽带微波波形合成 224

7.3.1 超宽带系统、应用及挑战 224

7.3.2 实验系统 226

7.3.3 超宽带射频和微波信号合成 228

7.3.4 超宽带射频和微波波形频谱设计 230

7.3.5 基于硅光子频谱整形器的任意波形产生 237

7.3.6 采用大电流容量光电二极管增大波形幅度 240

7.4 光子合成波形的应用 243

7.4.1 宽带天线相位失真的测量和补偿 244

7.4.2 利用光子技术合成高纯度微波信号测量光电二极管非线性 255

7.5 总结 259

致谢 259

参考文献 260

第8章 超快光电子器件和集成分布式微波光子器件的应用 267

8.1 引言 267

8.2 基于自由载流子注入的半导体微环光开关 269

8.2.1 背景 269

8.2.2 理论 269

8.2.3 实验 270

8.2.4 讨论 273

8.2.5 相位开关 274

8.2.6 载流子寿命 277

8.2.7 半导体微环光开关技术小结 277

8.3 铁电薄膜电容极化反转动力学 278

8.3.1 背景 278

8.3.2 脉冲方法及仿真 278

8.3.3 实验和结果 282

8.3.4 铁电薄膜电容器的极化反转动力学小结 286

8.4 基于聚合物光波导与分布式行波探测器集成的平衡相干探测 288

8.4.1 背景 288

8.4.2 平衡相干探测 289

8.4.3 与聚合物光波导单片集成的分布式行波光电探测器的设计与制备 290

8.4.4 平衡相干探测实验结果 301

8.4.5 平衡相干探测小结 303

8.5 总结 303

致谢 304

参考文献 304

第9章 太赫兹采样率时间拉伸模数转换 308

9.1 引言 308

9.2 时间-波长映射 311

9.3 离散时间-波长处理 313

9.4 时间拉伸对信噪比的影响 314

9.5 光学色散对时间拉伸电信号保真度的影响 316

9.5.1 数学模型 316

9.5.2 色散代价和谐波失真 317

9.5.3 残余相位误差 320

9.6 时宽带宽积 323

9.7 基于偏振复用机制的时宽带宽积倍增 325

9.8 色散导致的带宽受限解决方案 327

9.8.1 单边带调制 327

9.8.2 单边带调制的实际考虑 330

9.8.3 相位分集法和最大比合并算法 333

9.8.4 TS/s的瞬态数字转换器 335

9.9 光学非线性对时间拉伸的电信号保真度的影响 337

9.10 实现高分辨率和大动态范围的失真校正技术 340

9.10.1 光源光谱非一致性的校正 340

9.10.2 谐波失真抑制技术 344

9.10.3 时间扭曲失真校正和标定 349

9.11 连续时间工作 354

9.12 总结 360

9.A 附录 361

参考文献 362

第10章 太赫兹光子学 366

10.1 引言 366

10.2 脉冲系统 368

10.2.1 产生 369

10.2.2 探测 372

10.2.3 太赫兹波空气光子技术 373

10.3 连续波系统 377

10.3.1 产生 377

10.3.2 探测 380

10.4 感知技术和应用 381

10.4.1 时域光谱技术 381

10.4.2 炸药辨识 384

10.4.3 太赫兹光谱技术的其他应用 387

10.4.4 自参考光谱技术 388

10.5 成像技术及应用 390

10.5.1 被动和主动成像 390

10.5.2 基于CCD的二维成像 392

10.5.3 成像系统架构和波束导引 392

10.5.4 紧凑型连续波太赫兹成像系统 393

10.5.5 航天飞机泡沫检查 395

10.5.6 安检和内容检查 397

10.5.7 层析成像 399

10.6 展望 403

致谢 405

参考文献 405

缩略词索引 413