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0431-81702023
光學工程
四波混頻光生毫米波技術研究進展

摘要 基于四波混頻(FWM)效應的光生毫米波(MMW)技術因對信號頻率、幅度和相位無限制且光轉換效率高, 已成為光生毫米波技術研究的一個重點方向.回顧了基于四波混頻的光生毫米波技術的研究歷程,討論了目前基于半導體光放大器(SOA)、高非線性光纖(HNLF)和硅基波導等光學器件的四波混頻效應生成毫米波的三種技術路線,綜述了硫系玻璃 光 纖 和 硫 系 波 導 在 光 生 毫 米 波 領 域 的 研 究 進 展,并 對 光 生 毫 米 波 技 術 的 發 展 前 景 進 行了展望.

關鍵詞 非線性光學;光生毫米波;四波混頻;半導體光放大器;高非線性光纖;硫系波導;硫系玻璃光纖

1 引 言

      隨著第五代移動通信系統(5G)技術的快速發展,毫米波(MMW)通信將在未來移動通信系統中被廣泛采用,它可提供比現有的第四代移動通信系統(4G)更寬的信道帶寬和更高的信號傳輸速率.制約毫米波通信廣泛應用于民用通信系統的主要障礙是其相關硬件價格高昂,尤其是高頻高穩定度毫米波信號發生源,成為了制約系統成本控制的瓶頸[1].目前,光生毫米波技術通過全光學方法生成高頻毫米波信號,克服了電子倍頻器件響應頻率和帶寬的限制,且成本低廉、結構簡單、易生成相位噪聲小的高性能毫米波,已成為國內外毫米波信號產生技術的研究熱點[2].

      光生毫米波技術按照毫米波生成的原理主要可分為4類:直接調制法[3]、光學外差法[4]、外部調制器調制法[5]和基于非線性效應的方法[6].直接調制法采用強度調制器直接將毫米波信號加載到光波上,基站用光電檢測器獲得毫米波[3].該方法簡單、易實現,但由于半導體激光器和發光二極管的弛豫振蕩和頻率啁啾特性,導致調制帶寬小、頻率響應度低,因而只適用于低頻調制系統.光學外差法利用光電探測器(PD)對兩個不同波長的光波拍頻產生新頻率信號而獲得毫米波信號[4].該方法易產生毫米波,但受相位噪聲影響較大,對兩束拍頻光的相位相關性要求很高,實現難度大,系統較復雜.外部調制器調制法一般使用某種外部調制器,如相位調制器、電吸收調制器或強度調制器等構成光生毫米波信號的核心,該方法具有較高的可靠性,系統實現成本較低[5].以外部調制技術為中心,衍生出了多種光生毫米波信號實現方法,例如單邊帶調制法(SSB)[7]、雙邊帶調制法(DSB)[8]、抑制載波調制法(OCS)和光學倍頻技術[9]等.由于毫米波波段頻率已達到幾十 GHz甚至上百 GHz,一般光調制器件的速度很難滿足要求,即使部分超高速光調制器件能達到要求,也因價格高昂而難以普及.然而,通過光學拍頻的方法產生幾十 GHz到上百 GHz的毫米波信號則非常容易,比如在1550nm 波段,0.8nm 的光頻差高達100GHz [8].因此,在實際研究中,兩種或多種方法結合應用比較常見.例如,1992年,O'Reilly等[5]最先提出利用 OCS產生毫米波,他們用鈮酸鋰(LiNbO3)調制器將18GHz微波調制到激光上,再用 PD 將已調信號的上下兩個邊頻進行拍頻,得到36GHz毫米波. 2005年,Qi等[9]用射頻信號對激光進行相位調制,調制信號的頻率從18.8GHz調到25GHz,再用PD將已調信號的上下邊帶進行拍頻,分別得到37.6、50、75.2、100GHz的毫米波信號.2005年,渥太華大學姚建平課題組提出利用高功率射頻信號驅動 LiNbO3調制器,并結合法布里G布拉格光柵濾波器實現 OCS獲得兩個二階光邊帶,最后在 PD中拍頻以實現四次倍頻,實驗獲得32~50GHz的寬帶可調毫米波信號[10].

      利用非線性效應產生毫米波信號的方法[11]是近年來提出的一種新技術,即利用光學器件的非線性效應產生新的頻譜分量生成毫米波.此類方法易于實現高倍頻毫米波信號,可極大地簡化系統結構,且有益于系統集成和降低成本.國內外已有很多研究機構提出了基于不同的非線性效應產生毫米波的解決方案,利用的非線性效應主要包括自相位調制(SPM)[12]、交叉相位調制(XPM)[13]、四波混頻(FWM)[14]、交叉增益調制(XGM)[15]、受激布里淵散射(SBS)[16]等.其中,基于四波混頻效應的光生毫米波技術因其對調制信號的速率和調制格式無限制,且產生的光載毫米波信號具備在傳輸鏈路中無功率周期性衰落效應、響應速度快、轉換速率高、能實現多個波長變換和偏振不敏感等優勢,成為一種極具潛力的光生毫米波方法,具有廣闊的應用前景[17].目前,基于四波混頻效應的光生毫米波技術的研究熱點主要集中于基于半導體光放大器 (SOA)[18]、高非線性光纖(HNLF)[19]和非線性晶體[20]等介質的四波混頻效應來產生毫米波信號.本文綜述了基于四波混頻產生毫米波信號的研究歷程和發展現狀,探討四波混頻光生毫米波技術的未來發展趨勢.

2 基于四波混頻的光生毫米波原理

2.1 四波混頻原理

       四波混頻是由介質的三階非線性極化引起的光學非線性效應,是指不同波長的三個光波(例如兩個抽運光和一個信號光)在非線性介質中相互作用而產生新波長的光波(閑頻光)的混頻過程,即兩個頻率為ωp1 和 ωp2 的抽運光與一個頻率為ωs 的信號光相互作用,產生一個新的頻率為ωi 的閑頻光[21].抽運光、信號光和閑頻光之間應滿足表達式ωp1 +ωp2 =ωs +ωi ,抽運光將能量有效地轉移給信號光和閑頻光,從而放大了信號光和閑頻光.當輸入的抽運光和信號光滿足相位匹配條件時,四波混頻現象會非常明顯.此外,四波混頻效應分為簡并和非簡并兩種情況.當ωp1 =ωp2 =ωp 時,只需要一個抽運光ωp 和一個信號光ωs 就可以激發四波混頻獲得兩個閑頻光(ωi1 和ωi2 ),稱之為簡并四波混頻;反之,則為非簡并四波混頻.后文所述四波混頻皆為簡并四波混頻,其原理如圖 1所示.

2.2 基于四波混頻的光生毫米波技術

       光生毫米波系統一般由5部分組成,分別是激光源模塊、全光波長轉換模塊、濾波器模塊、光學混頻模塊和毫米波生成模塊,系統結構如圖2所示[22].工作原理為輸入的一個或兩個激光信號通過全光波長變換及光學濾波后生成具有一定波長間隔的兩個新的光波,這兩個新的光波通過 PD進行光學混頻,生成的差頻信號即為所需的毫米波信號.其中,全光波長轉換模塊不僅是光纖無線電(ROF)系統中利用光學方法傳輸毫米波信號的基礎,更是利用全光手段生成高頻毫米波甚至太赫茲信號以降低高頻毫米波及太赫茲信號源成本的重要途徑.

3 研究現狀

      根據所使用的光學非線性元件的不同,基于四波混頻產生毫米波信號的方法主要可分為 SOA 法、 HNLF法和硅基波導法.

3.1 基于SOA的四波混頻毫米波信號生成

      基于SOA 的四波混頻效應(SOAGFWM)產生毫米波方法的工作原理:兩束不同波長的光在 SOA 的非線性有源介質中相互作用,有源介質中的載流子根據入射光強分布形成載流子光柵(其散射效率根據波長變換間隔的增加而下降),入射光經過光柵散射后形成一個閑頻光信號,利用濾波器過濾獲得閑頻光,最后通過 PD拍頻得到高頻毫米波信號[23].基于 SOAGFWM 的光生毫米波方法因其結構簡單、轉換效率高、成本低和易于集成等優點,成為國內外許多機構選擇的光生毫米波方法.1998 年,Kelly等[24]利用 2 mm 長的 SOA 和布拉格光纖光柵,在 SOA 的電流偏置設置為540 mA 的情況下,100Gb/s光時分復用信號基于 SOAGFWM 實現波長轉換而獲得光生毫米波信號.同年,D′Ottavi等[25]提出了一種基于長尺寸SOAGFWM 的全光波長轉換方案,輸入信號為10Gb/s,通過全光波長轉換機制實現左右邊帶光信號的轉換帶寬分別為30nm 和15nm.2006年,姚建平課題組提出了基于SOAGFWM 產生六倍頻光生毫米波的系統方案,實驗利用5.6GHz射頻驅動信號獲得33.6GHz的光生毫米波載波信號[26].2007年,Kim 等[27]基于SOAGFWM 利用2.5GHz的光中頻信號和37.5GHz本地光振蕩信號混頻獲得40GHz光載毫米波信號.2011年,Kim 等[28]提出一種基于SOAGFWM 的全光毫米波生成實驗方案,實驗中8路2.5GHz的輸入信號被同時調制到26.5GHz的光生毫米波信號上,沒有出現嚴重的碼間串擾現象,且信號功率損失小于2.7dB,適合于波分復用光纖無線電(WDMGROF)系統.2013年,Filion等[29]提出正交調幅信號基于SOAGFWM 的波長變換生成毫米波信號方案.

      國內在相關方面的研究也取得了一些成果.2009年,清華大學李沫等[30]提出基于 SOAGFWM 的全雙工光生毫米波 光 纖 無 線 電 系 統,如 圖 3 所 示.該 系 統 利 用 15 GHz射 頻 信 號 驅 動 馬 赫G曾 德 爾 調 制 器 (MZM),通過 OCS獲得間隔為30GHz的抽運波信號,信號光波和抽運波混合后通過SOAGFWM 實現波長變換獲得兩個閑頻波.實驗中,他們選擇一路閑頻光信號作為上行鏈路的光本振信號與另一路光載毫米波信號一同傳輸到基站,然后通過 PD混頻獲得60GHz毫米波信號.該系統實現分布式光本振信號再利用, 上行鏈路中減少電光本振器的應用,利于簡化系統結構,有效減少系統噪聲干擾,是典型的基于 SOAGFWM 的光生毫米波實驗系統.同年,湖南大學余建軍課題組提出一種偏振不敏感的基于 SOAGFWM 的 ROF光生毫米波信號方案.該方案采取單邊帶調制技術,有效減少光纖色散的不利影響,增加傳輸距離[31].同時, 因采用雙抽運結構而具有偏振不敏感、波長穩定性高、對射頻信號和光學元件的帶寬要求低等優點.2012年,余建軍課題組[32]提出一種基于SOAGFWM 的雙向 WDMGROF系統新方案,即基于差分馬赫G曾德爾調制器(DMZM)固有的非線性特性結合SOAGFWM 機制產生60GHz毫米波信號.其優勢是實現結構簡單靈活,構建成本低.不足之處在于使用了較多環形光路而影響光能轉換效率,增加相位噪聲.2013年,成都電子科技大學項宇等[33]提出兩組正交偏振的抽運波利用 SOAGFWM 獲得10個新頻率光波的光生毫米波方案,可應用于多基站 ROF系統的多路毫米波信號生成.2015年,北京郵電大學 Qin等[34]提出不歸零正交相移鍵控(NRZGQPSK)信號基于 SOAGFWM 的多信道同步傳輸系統,并驗證兩個速率為 25Gb/s的 NRZGQPSK 通過SOA 的四波混頻效應可以產生多種不同頻率的光生毫米波信號.

3.2 基于 HNLF的四波混頻毫米波信號生成

       基于 HNLF的四波混頻效應(HNLFGFWM)產生毫米波的工作原理:將激光器的輸出光送入 MZM 中, 并將產生的諧波分量通過放大器后傳送到 HNLF 中,利用四波混頻效應輸出經濾波器得到的新的光頻分量,最后利用 PD轉換為毫米波信號[35].光纖作為四波混頻非線性介質的優點是響應時間短,轉換碼率幾乎不受限制,且因沒有載流子濃度限制,可同時對多路信號光實現頻率變換[36].傳統石英光纖非線性小,所以需要很長的光纖才能產生較明顯的四波混頻效應,普通的色散移位光纖產生四波混頻需要幾千米的長度. 2003年,Okuno等[37]成功研制出色散斜率為0.0002ps??nm-2??km-1、有效模場面積 Aeff =16.5 mm2 的 HNLF,該光纖能在較小功率的抽運光作用下實現準可調諧的波長轉換和寬頻的光毫米波信號.隨后,出現了各種基質材質的 HNLF [38],其非線性系數值可以達到10-3量級,因此,HNLF能在較短長度內實現四波混頻效應,可以將其視為一個毫米波產生器件.2006年,Wiberg等[38]提出利用 HNLFGFWM 和光纖布拉格光柵(FBG)濾波器實現光毫米波倍頻技術,實驗驗證能使6.67GHz的射頻信號變換為40GHz光毫米波載波信號,該信號線寬小于3Hz,信噪比大于50dB,且成功地將2.5Gb/s的數據信號加載到該光毫米波載波信號上.2008年,Galili等[39]提出一種利用新型橢圓纖芯的保偏高非線性光纖(PMGHNLF)中的四波混頻效應,以實現640Gb/s數據信號的全光波長轉換方案,該方案能達到零誤碼率,平均接收偏振敏感保持在-3dB左右.2010年,Wang等[40]分別對基于SOA 和 HNLF的四波混頻效應實現的多信道波長變換在減小偏振敏感度方面進行比較分析,發現在輸入信號功率較大時,HNLF的偏振不敏感性比 SOA 強,且輸入信號分別為開關鍵控(OOK)信號和相移鍵控(PSK)信號時,使用 HNLF進行波長轉換產生的功率損耗小于使用 SOA.2015 年,Sharif等[41]提 出 并 驗 證 了 一 種 基 于 HNLFGFWM 實 現 歸 零 差 分 相 位 鍵 控 信 號 (RZGDPSK)的波長變換方案,該方案允許抽運信號的帶寬可調諧.同年,FernándezGRuiz等[42]提出一種基于 HNLF的 XPM 和 FWM 效應聯合作用進行全光上下變頻的理論方案,該方案在理論上證明可通過激發 HNLF的 XPM 效應產生短時的全息影像,從而在不需要相位匹配的條件下進行 FWM 以產生光毫米波.

      國內研究雖然起步較晚,但也有一些代表性的成果.2010年,湖南大學余建軍等[43]提出基于非線性鉍基光纖的四波混頻效應實現全光上變頻生成60GHz毫米波的技術方案,如圖4所示.他們利用30GHz射頻信號驅動強度調制器獲得間隔為60GHz的兩個抽運光,兩個抽運光和10Gb/s的 OOK 信號混合,經過2m 長鉍基光纖的偏振不敏感性作用后在信號光兩邊生成間隔同為60GHz的兩個閑頻光.通過濾波器過濾剩下一個閑頻光信號,該信號不僅偏振不敏感且能在標準單模光纖中無色散傳輸20km.最后在基站利用 PD對該閑頻光和信號光進行混頻獲得60GHz毫米波信號.

       2010年,清華大學王天亮[44]提出基于 HNLFGFWM 實現四倍頻全光上變頻的技術方案.方案選用 OCS技術,利用一個光源產生兩個同偏振態抽運光,使得7.5GHz射頻信號獲得了30GHz毫米波信號.其優點是可用來實現高比特率和復雜調制格式信號的全光上變頻,且對于光器件與電設備的帶寬要求不高. 不足之處是采用的非線性光纖零色散波長遠小于1550nm,大大降低毫米波信號的信噪比,相位噪聲明顯, 產生的毫米波信號穩定性較差.2012 年,浙江大學 Gao等[45]提出并驗證了采用連續的單抽運光,基于 HNLFGFWM 的波長變換機制生成毫米波的技術方案.該方案能同時產生6個信道的新光波,適用于全光多信道廣播通信系統.

3.3 基于硅基波導的四波混頻毫米波信號生成

      光波導的非線性效應一般強于光纖,基于波導中四波混頻效應的毫米波生成技術具有噪聲較小、帶寬較寬、能通過準相位匹配提高轉換效率等優勢,但為了實現準相位匹配而在波導中加工周期極化結構的難度很大,且波導的體積較大,難以和集成電路加工工藝相兼容,也限制了光波導在集成光學中的應用.然而,硅基集成光波導中四波混頻效應的發現,開辟了波長轉換技術的新局面,為硅基波導在毫米波生成方面的應用打開了大門.2005年,Fukuda等[46]通過實驗觀察到長為1.58cm 的硅納米線波導中發生了明顯的四波混頻現象,利用長度為5.8cm 的硅納米線波導將10Gb/s信號光進行波長轉換生成新的光波,波長轉換效率為-34dB.因波導的耦合效率較低,且波導中的光功率密度不夠高,使得基于波導的四波混頻效應的波長轉換效率不高.為解決這一問題,Yamada等[47]基于帶模斑轉換器的硅納米線波導四波混頻效應實現波長轉換,選用160mW 的連續光作為抽運光,采用芯層區域光功率密度達到430mW/cm2的硅納米線波導,使得四波混頻效應得到加強,波長轉換效率提高到-10.6dB.然而,隨著抽運光功率的增加,硅納米線波導中自由載流子吸收效應逐漸趨于明顯,光功率密度會出現飽和現象,從而影響到轉換效率的進一步提高.2006年,Rong等[48]提出基于改良硅基波導的四波混頻效應的高效波長轉換實驗系統,系統結構如圖5所示.他們首次提出硅基納米線波導中引入反轉偏壓pGiGn二極管結構,如圖6所示,可以極大縮短載流子的壽命,有效降低由雙光子吸收效應引起的自由載流子吸收.實驗采用功率為320mW 的抽運光,與10Gb/s偽隨機碼信號共同通過長度為8cm 的帶pGiGn二極管結構的硅基線波導實現波長轉換,轉換效率為-11.5dB,實驗結果如圖7所示.

      2007年,Ayotte等[49]對基于硅基波導多信道相位共軛光信號的色散補償性能進行研究,實驗獲得4路間隔為100GHz的密集波分復用信號,分別加載10Gb/s的數據信號后,可以在320km 的標準光纖上同步傳輸.2015年,Chen等[50]提出了基于硅基波導的雙抽運四波混頻效應實現1310~1550nm 波段的波長轉換方案,這種雙抽運四波混頻結構可以在波分復用系統中實現信道自由選擇.

      盡管基于硅基波導四波混頻效應的波長轉換機制作為一種光生毫米波技術得到了原理性實驗驗證,但在實用化的進程中,仍存在許多問題亟需解決,諸如波導的色散效應和波導雙折射、波導如何設計及選擇合適波長滿足相位匹配以提高轉換效率、如何有效抑制硅基波導中的雙光子吸收效應和自由載流子吸收等問題.

4 發展趨勢

      隨著光通信材料制備技術的發展,硫系玻璃逐漸成為目前的熱門研究領域之一.硫系玻璃的非線性折射率n2(n2=2×10-18~20×10-18 m2/W)是石英玻璃材料的100~1000倍[51],易于光學集成,使其可突破現代電子學的速率瓶頸,成為超高速非線性光子集成器件的理想基質平臺.幾種典型光學材料的非線性參數[52]如表1所示,其中α 為衰減常數,D 為色散參量,γ 為非線性系數,FCA 為自由載流子吸收效應.由表1可見,硫系玻璃材料具有非常高的三階非線性以及超快的非線性響應,且基本不會受到自由載流子吸收效應的影響,使其在超高速全光信號再生與處理中的應用越來越受到國際上眾多研究機構的關注.澳大利亞悉尼大學、英國南安普頓大學、諾丁漢大學以及美國麻省理工學院、佛羅里達大學光學中心等,均在硫系玻璃光器件制備及應用方面取得了大量創新性研究成果[53].

     

4.1 基于硫系波導的四波混頻毫米波信號生成

      近年來,隨著硫系波導制備技術的發展,硫系波導器件開始在近紅外通信波段的超高速全光信號產生和處理領域得到廣泛應用.2009年,Luan等[55]提出并驗證了基于 As2S3脊型波導的四波混頻效應實現全光波長轉換的方案.實驗中采用6cm 長、2μm 寬、脊高870nm、刻蝕深度350nm 的 As2S3脊型波導進行色散調控,該波導的非線性系數γ=9800 W-1??km-1,反常色散D=29.2ps??nm-1??km-1,滿足四波混頻的相位匹配條件.當誤碼率為10-9時,40Gb/s的信號通過這個方案實現全光波長轉換,轉換帶寬為80nm. 2010年,Pelusi等[56]提出基于色散位移 As2S3脊型波導的四波混頻效應實現波長變換的技術方案,原理如圖8、9所示.該方案基于7cm 長的 As2S3脊型波導實現高速差分移相鍵控(DPSK)信號和二進制 OOK 信號的全光波長轉換,實驗驗證40Gb/s的 DPSK 信號和160Gb/s的 OOK 信號能分別獲得33nm 和15nm 的轉換帶寬.其中,40Gb/sDPSK 信號的實驗中,抽運波長λp為1547nm,信號波長λs在1554~1564nm間調諧,通過波長轉換獲得閑頻光λi在1531~1540nm 之間變化,轉換效率為-12.8dB,如圖10所示.該研究表明基于硫系波導的四波混頻效應在對信號碼率、調制格式無限制及存在微小相位失真情況下對信號的處理能力具有強大優勢.

4.2 基于硫系玻璃光纖的四波混頻毫米波信號生成

       硫系玻璃光纖是目前唯一具備聲子能量低、非輻射躍遷幾率低和透遠紅外的光纖類型,而且由于其非線性系數n2比石英材料高兩個數量級、響應時間快(亞皮秒)、色散大(可達到-410ps??nm-1??km-1),已成為國外許多研究機構進行全光信號處理、波長轉換等應用的重要器件[57].

      2009年,Szpulak等[58]提出基于 As2S3硫系懸吊芯光纖的四波混頻效應實現中紅外波長轉換的理論方案.方案通過改變硫系玻璃光纖的纖芯結構,將光纖的零色散波長偏移到2μm,利用摻銩光纖激光器發射1.8~2.1μm 的抽運光在光纖的正常色散區產生四波混頻效應.仿真驗證了抽運光波長為1.92μm 時, 1.3μm的抽運光和4.5μm 的信號光在芯徑為2.2μm 的光纖中實現相位匹配,且在10~20cm 長的硫系玻璃光纖中利用四波混頻效應將近紅外波長(約2μm)變換到中紅外波長(約4.5μm).

      硫系微結構光纖可通過結構設計靈活調節零色散點位置,以便在厘米級長度的光纖中獲得理想光譜波段之間的相位匹配,從而實現四波混頻效應.2010年,Nguyen等[59]實驗驗證了 AsSe硫系懸吊芯光纖的四波混頻現象,即 產 生 斯 托 克 斯 光 和 反 斯 托 克 斯 光,實 驗 原 理 如 圖 11 所 示. 實 驗 采 用 非 線 性 系 數 為31300 W-1??km-1的 AsSe硫系懸吊芯光纖(圖12),選用脈寬為8ps、波長為1553nm 的脈沖波f1和平均功率為14mW、波長為1557nm 的連續光f2作為輸入 AsSe硫系光纖的兩個抽運光,兩路抽運光混合后一起通過孔徑為1.4μm、長為43cm 的 AsSe硫系懸吊芯光纖實現波長轉換,且隨著f2波長的變化,相應的斯托克斯光和反斯托克斯光波長也隨之變化,實驗結果如圖13所示.該實驗波長轉換效率達到-27dB,結果表明硫系光纖在全光信號處理的應用中存在巨大潛能.2011年,Bres等[60]首次實驗驗證了在2.5cm 長的硫化物微結構光纖中,利用其四波混頻效應實現脈沖半高頻率為8GHz的4ps超快波長轉換,波長轉換帶寬超過50nm.

5 結束語

        基于四波混頻的光生毫米波技術作為微波光子學的一個重要方向,因其具有對信號的調制格式無限制、可多波長同時轉換、光毫米波帶寬可調諧和低功率損耗等顯著優勢,研究和應用前景十分廣泛.綜述了基于四波混頻的光生毫米波方案的研究現狀及進展,分析可知在較低頻率毫米波信號產生的技術方案中,與基于 HNLFGFWM 的方案相比,基于SOAGFWM 的方案系統結構更簡單,轉換效率更高,調諧帶寬更寬.但因SOA 有載流子恢復時間限制、與光纖耦合損耗較大及穩定性較差等因素影響,其對光信號的響應速度和轉換效率受限,因而在產生40GHz以上高頻毫米波方案中一般會選擇 HNLFGFWM 機制.

      但是,在實際應用中,因普通非線性光纖的三階非線性系數一般小于SOA 的非線性系數,因此,需用較長的光纖來激發非線性效應.目前,毫米波產生技術的研究重點正向著低成本、高性能、遠距離、高頻率的方向發展,簡化系統結構并降低成本而獲得高性能的高頻毫米波信號是未來無線接入技術發展的必然趨勢,也是研究毫米波產生技術的主要目標.隨著硫系光子器件出現,憑借其超高的非線性特性,以硫系波導和硫系玻璃光纖為主流的硫系光子器件必將成為光生毫米波技術的一個重點研究領域.其中,基于硫系波導四波混頻效應的光生毫米波技術因其實現準相位匹配的難度高、波導體積較大、較難與光纖集成耦合等問題,在光生毫米波中的應用受到了限制.而硫系玻璃光纖因其超高的非線性系數和超快的響應速度等優勢,將成為利用全光方法生成高頻毫米波技術中最具潛力的非線性器件.


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