微波光子的主要应用领域

Ssev1n

微波光子的主要应用领域是？

刚刚开始这方面的学习和研究，说说个人看法。
微波光子学总共分三步：
1、将微波信号调制到光频。
2、在光域对信号进行各种处理（滤波，移相，延时，采样。。。）
3、使用光电探测器把信号从光频恢复为微波信号。


对于第一步，当然需要电光调制器进行电光转换。目前的电光调制器的半波电压太大（典型值5~6V，听老板说中山大学把Vπ做到1.4V了），导致信噪比（SNR）恶化严重（典型值30dB，多退少补），这可是一千倍啊同志们。。。这还导致了模块化的级联很难（一次光电、电光转换就是30dB的SNR恶化）现有的方法就是在前面加一堆超宽带的射频低噪声放大器，但这样系统复杂，成本昂贵，引入非线性。所以我个人认为还是要辛苦那些搞器件的同志，你们要是把半波电压大幅度减小就好了，加油ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ。
下图是外调制+强度检测链路分析

对于第二步，现有的研究挺多的。滤波方面，微波光子滤波器能在大带宽（几十M~几十GHz）情况下实现大范围的调谐；移相方面，微波光子移相也能在几个GHz超大带宽下实现0°~360°移相，并且精度很高；延时方面，利用光真延时实现大带宽信号的延时，可以用在相控阵当中，实现窄波束；采样方面，利用微波光子技术可达到几十G的采样率同时保证有效比特位数较高；信号产生方面，我们可以利用超高Q值的光电振荡器（optoelectronic oscillator，OEO）产生超低相噪的微波信号，应用在雷达当中可以有利于我们探测“低飞慢飞小目标”，比如敌人的无人机。还可以利用光子数模转换等技术产生超大时间带宽积的微波信号，进一步提升通信速率或雷达分辨率。除此之外还可以用光电的手段对微波信号进行二倍频，四倍频，八倍频，上变频，下变频.......

我们组也在以上的方面进行了不少研究，并且目前在做有关微波光子雷达的工作。利用光学大带宽的优势可以实现超高分辨率的雷达成像。但目前还在实验室阶段，离实用还有一段距离。

据我所知，微波光子的商用化和产业化不多。目前我晓得的只有以下两个方向：
1、OEO。美帝有个公司，叫OEWave，很屌，他们家的OEO和光学微腔都商用化了，产生的微波信号质量很好，当然，这些都对我国禁运。

2、ROF（Radio over Fiber）模拟光链路技术也是微波光子学的一个重要应用。

一般来说，在通信里面，能用数字做的事情咱就用数字做，有些事儿啊，还就真不好用数字实现。比如，5G基站，天线阵列多，频谱高，带宽大，导致RRU的处理部分又大又重，把那玩意吊到塔顶，难。RRU放在塔底，转为数字信号传上来，得多少个100G光模块啊。所以，ROF的想法闪亮登场，直接使用光纤传输射频信号，节省资源，简单有效。

雷达领域也可以用到射频拉远。对于雷达部队，什么最重要？人才！当然还有那些复杂的信号处理设备。而雷达最容易暴露，最容易遭到打击的是那口大锅（天线）。所以我们可以使用ROF技术，把人和后端的信号处理设备隐藏起来，利用光纤的超低损耗传输雷达信号，大大提升存活几率。你打掉我一口锅无所谓，我再造十口出来，只要人没事就行。
某些天文观测也用到了ROF技术，这个了解不多，不说了。

这是我所知道的两种现在已经在用的技术，其他的技术虽然在某些指标上已经逼近甚至远远超越传统电学方法，但受制于器件性能不理想，系统集成度低，环境灵敏度太高，信噪比不理想，频谱调控的Q值（瞬时带宽/分辨率）差仍然处于实验室的阶段。同志们仍需努力，干！
目前的就是这些吧~

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