拍频技术原理及应用研究(3)

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光学“拍”是指同向传播的两个不同频率的光在空间上叠加，而产生的强度周期分布的现象。根据振动叠加原理，频差较小、速度相同的两个同向共线传播的简谐波相叠形成拍，拍频波的频率（即拍频）是相叠加的两个简谐波的频差。如果两个简谐波是光波，那么产生的就是光学上的拍频。

假定两束振幅相同的光波的频率分别为f1和f2，它们的强度分别为

和，式中和为波数，和为初相位。叠加成

的合成波。此合成波沿x方向前进,角频率为，振幅为

，振幅是时间和空间的函数，以频率作周期性变化。这个低频行波即为光拍频波，即光拍频率，简称拍频。

拍频的优点和潜力吸引着越来越多的研究人员对其进行开发性研究，它在各个领域的应用也越来越广泛。系统地总结拍频的基本理论和应用技术，探究影响拍频信号的参量，明确研究的方向，对今后的工作是十分重要的。文献综述

1．2 国内外拍频研究现状

1．3 拍频在不同领域的应用

光拍频自1955年发现以来，尤其是1960年激光出现以来，因为其自身众多的优越性，得到了迅速的发展，在科学研究以及工业技术的发展上发挥着重要作用，被众多领域都在广泛地应用。

1.3.1 用光学方法产生不同波段的信号

以拍频为基础的光外差技术是产生微波、THz波等各个不同波段的波有效手段，其原理是将两列相干光投射到具有电场平方率检测特性的光电探测器上进行光外差从而产生不同频率的波，生成波的频率等于两相干光的频率差，并可以在频谱分析仪中进行观察。

半导体激光器的自脉动理论是产生光学微波信号的理论基础，在基于两段级联DFB激光器的自脉动拍频理论的基础上，谢红云等人并联DFB激光器和Y形波导耦合器，为光纤通信系统中光学微波信号的产生提供了一种新的方法[30]。器件集成示意图如图1.1所示：

DFB激光器和Y形波导耦合器集成器件

将两个DFB激光器产生的不同频率的激射模式，在Y形波导耦合器通过拍频产生光学微波信号。通过独立调节注入到两个激光器的电流大小，得到在13GHz到42GHz连续可调的光学微波信号。

在RoF系统中，光外差技术是产生毫米波的有效方法，具有成本低、简便、易于与光纤兼容等优点[31]。根据获得相干光源的方法不同，光外差技术又可分为：双激光器光外差技术、受激布里渊散射激光器光差拍技术和双频激光器光差拍技术。其中，采用双波长单纵模光纤激光器产生毫米波是最有应用前景的光外差技术之一。

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