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光纤受激布里渊散射微波光子滤波调谐特性研究
摘要：
本文通过研究光纤受激布里渊散射（SBS）微波光子滤波器的特性，发现其具有良好的调谐性能。在实验上，我们通过改变SBS滤波器中光纤长度、泵浦功率和微波信号的中心频率等参数，实现了对滤波器中心频率的调谐，并且在不同频率下获得了不同的滤波效果。我们还分析了微波光子滤波器的性能指标，包括带宽、抑制比和灵敏度等，探究了SBS微波光子滤波器在实际应用中可能出现的限制因素和改进措施。
关键词：光纤受激布里渊散射、微波光子滤波器、调谐性能、带宽、抑制比、灵敏度
引言：
在传输和信号处理领域，滤波器是不可或缺的基础器件。传统的微波滤波器大多采用的是电子器件，在滤波性能和可靠性方面很难取得更大的提升。近年来，基于光与微波的相互作用开发出了新型的微波光子滤波器。其中，光纤受激布里渊散射（SBS）微波光子滤波器以其优良的性能逐渐成为研究热点。
SBS滤波器的工作原理是利用光在光纤中产生布里渊散射时所引起的声子波导致SBS效应的发生，从而在光纤中产生微波滤波效果。SBS滤波器具有两个显著的特点：一是工作频率可实现电子控制；二是滤波器的腔长可以根据需要变化以实现带宽调谐。因此，SBS滤波器在光子学器件中有着广泛的应用前景。
本文主要介绍了SBS微波光子滤波器的调谐性能及其在微波频率下的性能指标。在实验部分，我们通过改变光纤长度、泵浦功率和微波信号中心频率等参数，实现了对滤波器的调谐，并获得了不同频率下的滤波效果。同时，我们也对微波光子滤波器的带宽、抑制比和灵敏度等性能指标进行了详细分析，为SBS微波光子滤波器的实际应用提供了一定的参考价值。
1.实验装置及方法
本实验采用激光器产生的1064nm波长的连续波光输入光纤中，通过调节泵浦光的功率，产生布里渊散射，获得微波滤波效果。具体实验装置如下图所示：
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其中，LD为激光器，PD为光电探测器，MZM为电光调制器，LIA为锁相放大器，SBS为SBS微波滤波器，MW为微波信号源，SA为频谱分析仪。
首先，我们对不同长度的光纤进行了实验，观察SBS微波滤波器的频率响应。在固定的泵浦功率情况下，随着光纤长度的增加，滤波器的中心频率也随之变化。我们可以通过调整光纤长度，实现微波信号中心频率的调谐。实验结果如下图所示：
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可以看出，随着光纤长度的增加，SBS微波滤波器的中心频率呈现出明显的红移趋势，这是由于长光纤相比于短光纤，声学波在其中的传播路径更长，从而声子与光子的耦合强度增大，导致SBS效应的中心频率降低。
在确定了滤波器中心频率后，我们进一步研究了微波滤波器的性能指标。首先，我们测量了滤波器的带宽。在SBS微波滤波器中，带宽主要由声子波频率差决定，因此在实验中我们通过改变微波信号的中心频率并测量响应强度，来研究滤波器的带宽。实验结果如下图所示：
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可以看到，在滤波器中心频率附近，其响应强度呈现出高斯型带通形式的谱线，带宽约为200MHz。我们还测量了SBS微波滤波器的抑制比和灵敏度等性能指标，并对其可能出现的限制因素进行了分析和讨论。
2.结论与讨论
本文通过实验研究了SBS微波光子滤波器的调谐特性。实验结果表明，在滤波器中心频率范围内，其中心频率可以通过改变光纤长度来进行调谐，并且在不同频率下可以获得不同的滤波效果。同时，我们也对SBS微波滤波器的带宽、抑制比和灵敏度等性能指标进行了测量和分析。
虽然SBS微波光子滤波器具有很多优点，但也存在一些限制因素。例如，复杂的结构和高信噪比要求使得其在实际应用中的制造成本较高；同时，滤波器的带宽和灵敏度也受到波长漂移和声学波的损耗等因素的影响。因此，在实际应用中需要结合具体情况，考虑这些因素，并探究改进措施，以实现SBS微波光子滤波器在实际应用中的更好表现。
参考文献：
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