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微波光子振荡器(MPO)作为一种微波信号源产生技术,主要由激光器和光电反馈环组成。其物理机制是利用调制器和光学器件将反馈信号加载至连续光上进行储能及其它信号处理,实现高稳定性、高频谱纯度和低相位噪声的微波信号输出,且相位噪声性能不再受振荡频率的束缚,可应用于光载无线通信系统(RoF)、光信号处理、雷达、传感器、电子对抗系统及现代仪表仪器等相关领域。为此,研究MPO相关理论和技术方案具有重要的指导意义。论文在研究经典MPO(Yao-Maleki模型)和光域双环MPO的基础上,从可重构性、频率可调谐性和多倍频三个方面出发,分别提出了几种新的结构方案,并利用实验平台对其进行了性能测试。主要工作和创新点如下:1、研究了经典MPO(Yao-Maleki模型)的理论模型和工作特性,从理论和实验得出性能指标(模间距、相位噪声)与环长的关系。接着,针对提高边模抑制性能和后续工作的需要,研究了光域双环MPO,并通过实验验证其性能提升的可行性。2、根据可循环延时线(RDL)的物理机制,研究并提出了两种双耦合循环延时线型可重构MPO。首先提出了一种双耦合单循环延时线(DC-RDL)结构,系统中不仅利用DC-RDL的滤波特性,且结合其双输出端口与PBS构成的双环结构,形成一个双抽头微波光子滤波器(MPF),完成振荡模式筛选的功能。通过改变DC-RDL环长,对MPF进行重构,可实现振荡频率的调谐性。接着,通过在第一种结构基础上级联DC-RDL,形成串联耦合双循环延时线(SC-DRDLs)结构,其级联特性决定了大的自由频谱范围(两个DC-RDL的最小公倍数),可实现边模抑制性能的提升。最后,两种结构均通过实验进行了可行性验证和对比。3、通过研究MPO的调谐机制,提出了三种宽带可调谐MPO的结构方案,进一步完善了MPO的灵活调谐机制。首先提出了一种利用上单边带调制信号与泵浦光相互作用形成受激布里渊散射效应进而实现频率可调谐MPO的结构。通过简单调整泵浦波长,可实现振荡频率的宽带调谐输出。系统由于受激布里渊散射效应的影响,限制了其稳定性和相位噪声的性能。接着,提出了另一种可调谐MPO。系统中,通过利用双激光源和啁啾光栅(CFBG)构建成一个由色散导致传输衰减效应的全光微波光子滤波器(MPF)。简单调整两个激光源的波长间隔,改变MPF的中心频率,进而输出微波信号获得了4.057~8.595 GHz的调谐范围,且相位噪声性能和稳定性有较大的提升。为了消除使用昂贵的可调谐激光源,论文提出了第三种方案。通过构建载波相移双边带调制(CPS-DSB)系统并结合色散器件形成微波光子滤波器(MPF),实现简单调整可变延时线,改变载波相位,输出微波信号获得了7.235~14.05 GHz的调谐范围。该结构仅需一个波长固定的激光源,且调谐器件为无源器件—可变延时线。具有成本低、电气友好的特性。4、通过探究MPO的倍频机制,提出了两种多倍频MPO的方案。首先提出了一种将MZI结构和布拉格光栅(FBG)融合处理来实现振荡信号六倍频输出的方案,理论和实验得出,可获得频谱纯度较高的六倍频微波信号输出,且结构中无需引入电滤波器。接着,提出了一种利用光域分合路双环结构MPO和光纤环实现倍频可调的微波信号产生技术。理论和实验可得,通过级联光纤环,简单调整其环长,可得倍频输出为级联次数n的2n,且输出信号具有结构简单、工作稳定、倍频质量高等优势。