[00115539]面向宽带无线接入的微波光波融合理论与器件

随着基于物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术快速发展,许多全新的超宽带无线业务不断涌现,通信业务的多样化和对带宽需求的迅速增加使人们对通信系统的容量及便捷性要求不断提高。光纤无源光网络虽具有容量大、成本低、全业务支持等优势,但用户灵活性受限。无线通信的部分或全部信道采用无线电波作为信息载体,使用户终端摆脱线缆的束缚,实现灵活便捷的接入,这一优点使其倍受青睐。但目前提供无线接入的WiMAX、LTE和WiFi的速率远低于光纤接入速率,且这些窄带无线通信所用的低频无线电频谱已相当拥挤,仅通过提高频谱利用率来实现Gb/s或更高速的无线通信极具挑战性。增加无线通信带宽的有效途径是向频谱资源丰富的高频段发展。V波段和W波段毫米波被认为是Gb/s和10Gb/s量级无线接入的理想载波,能够提供大量的频带资源。这些频段毫米波信号的产生、传输和处理虽能在电域实现,但实施难度大,且传输损耗严重。 微波光波融合技术利用微波光子学方法产生承载微波信号的光波（即光载微波信号）并由光纤实现长距离传输,通过光电探测器恢复为微波信号,使高频微波信号的产生、传输和处理相对容易。微波光波融合技术能够解决高频宽带无线信号的传输损耗和设备带宽受限等问题,具有降低高速无线通信系统实现难度和成本的潜力。项目组围绕面向宽带无线接入的微波光波融合理论和技术,开展了大量创新性的研究,主要包括： （1）研究了基于铌酸锂外调制器的光载微波信号产生机理,提出基于单个MZM的四倍频微波产生方案,使光载微波信号产生所需微波本振和光调制器的频率要求降低为原来的1/4;首次提出基于嵌套结构MZM的8倍频光微波载波产生方案,进一步降低了光载微波信号产生所需微波本振和调制器的频率要求。 （2）研究了DSB、SSB、OCS光载微波信号在光纤中传输时光纤色度色散对信号性能的影响,推导出了DSB和OCS光载微波信号的最大传输距离公式;提出了克服由光纤二阶色散引起的SSB光载微波信号脉冲畸变的方案,延长了SSB光载微信号的传输距离。提出了利用嵌套的MZ调制器DSB光载微波信号的载波相位可调技术,克服了衰落效应的影响,明显提高了传输性能。 （3）在器件实现上,提出了单芯片集成的基于电磁带隙结构的奇偶模和等效集中参数电路模型、RFMEMS器件与系统的静力学和动力学模型、致动器的失稳模式和运动失效模型;应用表面加工法、表面和体加工相结合法,提出了基于电磁带隙技术的硅基、SiO2基RFMEMS器件和系统的低应力低温表面工艺制造技术;提出了一套通过制动器运动的图像格点变化来测试器件的面内位移和光电子激光干涉测量器件的离面位移的实验测试和验证技术与一个实时实现偏压加载的器件射频特性测试和检测方法。 （4）提出了几种基于WDM-PON的、与有线接入信号共存的有线无线微波传输链路实现方案。 本项目围绕面向宽带无线接入的微波光波融合理论技术与器件,取得了大量创新性的研究成果,发表论文60余篇,被Web of Science引用474次,共申请10余项专利（其中授权3项）,并培养多名硕博士生。