基于光注入半导体激光器的微波信号生成技术

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合成孔径雷达是近年来发展迅猛的一种高分辨率微波成像雷达,是雷达成像技术的一个飞跃。随着如今科技水平的不断提升以及合成孔径雷达越来越广泛的应用,对成像雷达的要求也越来越高,这促使着我们需要进一步提高合成孔径雷达的分辨率。合成孔径雷达通过合成孔径原理来提高雷达的方位向分辨力,采用具有大的时宽带宽积的信号提高距离分辨率和速度分辨率。在各种基于脉冲压缩技术的具有大时宽带宽积的微波信号中,线性调频信号是雷达系统的最佳选择。而目前,大多数生成线性调频信号的方法都是基于电子学的手段,但是传统的电子学的方法受到“电子瓶颈”的限制难以满足超高宽带的要求。而基于微波光子学手段的线性调频信号产生技术,突破了电学技术瓶颈,并具有成本低、抗电磁干扰等特点,并获得了大的时宽带宽积。但是,目前的微波光子学的方法也存在着系统复杂、不可重复利用等问题。  本文提出并通过实验论证了一种基于光注入半导体激光器方法的线性调频信号生成技术。利用光注入半导体激光器非线性动力学状态中单周期状态的特点:在主激光器和从激光器之间的频率失谐保持不变的情况下,主、从激光器之间拍频得出的微波信号频率与主激光器的光注入强度成线性关系。利用此性质,设计了实验链路。  通过MATLAB软件进行仿真分析,验证了光注入半导体激光器非线性动力学状态的性质,分别画出了不同注入系数下,微波信号的光谱图,介绍了各非线性状态的特点。  本文所设计的线性调频信号生成系统利用锯齿波信号和马赫增德尔强度调制器调制主激光器的光信号强度后通过环形器注入到从激光器中,最终经光电探测器拍频得出了时宽为10μs,频率范围为9.61GHz-16.39GHz,脉冲压缩比为67800的线性调频信号。  本方案成本低廉、系统简单、脉冲压缩比大、中心频率、带宽和时宽调节灵活能实现高频信号生成。对未来雷达成像系统具有重要意义。
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