微波光子技術(shù)[1]是伴隨著(zhù)半導體激光器、集成光學(xué)、光纖波導光學(xué)和微波單片集成電路的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新興技術(shù)，是微波和光子技術(shù)結合的產(chǎn)物，它在射頻(RF)信號的產(chǎn)生、傳輸和處理等方面具有潛在的應用前景。由于射頻信號的光濾波技術(shù)具有可實(shí)現寬帶可調諧濾波的功能，因而能夠克服電子瓶頸、濾除強干擾信號等優(yōu)勢?，F階段國內外實(shí)驗成功且已經(jīng)取得很大進(jìn)展的微波光子濾波器Q值可以達到983[2]，帶寬可以低到只有0.32MHz[3]，邊模抑制比可以高于40dB[4]，調諧范圍可以從34.1MHz調諧到34.1GHz[5]。由此可見(jiàn)全光可調諧濾波器等技術(shù)在通信等諸多領(lǐng)域具有重要的潛在應用價(jià)值?，F在已通過(guò)在系統中引入全光濾波技術(shù)，突破了電子瓶頸的限制，濾除了混頻器中的噪聲[3]，有望提高接受機的性能。

影響和限制光子濾波器性能的因素很多，比如線(xiàn)形度和動(dòng)態(tài)范圍、源的相干性、極化特性、正系數、FSR、噪聲、可重構性和可調諧性.現在，微波光子濾波器的關(guān)鍵問(wèn)題在于可調諧和負抽頭的實(shí)現，因此本文著(zhù)重以橫向濾波器為例討論可調諧和負抽頭這兩個(gè)方面的問(wèn)題。

1、基本原理

圖1為使用單光源獲得N個(gè)抽頭的微波光子橫向濾波器[3，6]原理圖。利用多光源來(lái)實(shí)現的原理也大致相同。光載波exp{j[w+f(t)]}(w為載波頻率，f(t)為相位)被射頻信號SRF(t)所調制，調制后的信號經(jīng)過(guò)耦合器分為N路，利用色散機制對1，2，…N路信號提供T，2T，…NT的時(shí)間延遲后，經(jīng)過(guò)N路抽頭而獲不同時(shí)間延遲的信號由輸出端的耦合器合并后得到zui終的輸出。探測器之前的光信號可表示為

式中am為第m個(gè)抽頭的權重。由式(1)可以得到在微波光子濾波器的輸出端探測到的光電流為

式中R為探測器的響應度，符號〈〉代表對時(shí)間取平均。借助于互相干函數運算，(2)式中對時(shí)間求平均的項(記作Gmn)有

式中Dn為光源線(xiàn)寬，它是光源相干時(shí)間tcoh的倒數。(2)式的第 一項為非相干項對光電流的貢獻，第 二項為相干部分的貢獻。如果要濾波器工作在非相干條件下，只需光源的相干時(shí)間tcoh遠遠小于基本延遲時(shí)間差T，此時(shí)(即非相干條件下)光電流的表達式為

從(6)式可以看出，濾波器的性能由濾波器級數N(實(shí)現Q值和帶寬的改變)、加權系數am(實(shí)現重構，濾波器的形狀系數的改變，通過(guò)使用可以容易實(shí)現)以及延遲時(shí)間T(實(shí)現中心頻率和FSR改變)決定。

1.1、可調諧性的實(shí)現

實(shí)現可調諧的重要思路之一為：通過(guò)改變?yōu)V波器的結構參數或者外界所施加的物理參數的方法改變延遲時(shí)間，從而使濾波器的中心頻率變化或自由光譜范圍變化，進(jìn)而實(shí)現可調諧。

目前，改變延遲時(shí)間的技術(shù)主要有：