Photonic RF and microwave reconfigurable filters and true time delays based on an integrated optical Kerr frequency comb source
我们展示了先进的横向射频（RF）和微波功能的基础上产生的集成微环谐振器的克尔光梳源。我们实现了极高的性能，光学真时间延迟，旨在可调相控阵天线的应用，以及可重构的微波光子滤波器。我们的结果与理论相符。我们表明，我们的真实时间延迟将产生一个相控阵天线的功能，包括高角分辨率和宽范围的波束转向角，而微波光子滤波器具有高Q值因子，宽带可调谐性，和高度可重构的滤波形状。这些结果表明，我们的方法是一个有竞争力的解决方案，实现可重构，高性能和潜在的低成本的射频和微波
2018-01-31 physics.app-ph physics.optics
Photonic Microwave and RF Channelizers using Kerr Micro-combs
我们回顾了最近的工作，宽带RF信道的基础上集成的光频率克尔微梳结合无源微环谐振器滤波器，与微梳具有200 GHz和49 GHz的信道间隔。这种实现RF信道器的方法为微波信号检测的广泛应用提供了降低的复杂性、尺寸和潜在成本。
2021-04-13 physics.app-ph physics.optics
Transmission properties of microwaves at an optical Weyl point in a three-dimensional chiral photonic crystal
对三维逐层手征性光子晶体（PhC）进行了微波传输测量，其光子能带结构包含3D奇异点（外尔点）。对于频率和波矢在附近的Weyl点，透射强度被发现是成反比的传播长度的平方。此外，即使对于点源入射，透射波在平行于PHC层的平面中也是良好准直的。当平面波入射到含有金属散射体的光子晶体上时，透射后的平面波阵面被重建，表明存在隐身效应。
2021-10-19 physics.app-ph physics.optics
Synchronization of two DFB lasers using frequency-shifted feedback for microwave photonics
对两台半导体DFB激光器在频移交叉注入和自反馈下的相位同步进行了数值和实验研究。基于单片DFB激光器的专用设置允许在广泛的参数范围内有效地将两个激光器的频率差锁定在外部基准上。与延迟速率方程模型一致，它表明，锁定的光反馈相位的敏感性是通过使用强交叉注入减轻，从而铺平了道路，微波光子学的应用。也可以观察到其他同步动力学，例如有界相位振荡。
2019-01-05 physics.app-ph physics.optics
Nanophotonic soliton-based microwave synthesizers
微波光子技术将载波向上移动到光域，以大大减少的分数带宽促进超宽带电子信号的生成和处理，与传统电子产品相比，有可能实现更优越的性能。对于微波光子应用，如滤波器，相干雷达，亚噪声检测，光通信和低噪声微波产生，频率梳是关键的构件。凭借孤子微梳，频率梳现在可以使用CMOS兼容的光子集成电路，低功耗和低噪声工作，并已在系统级的演示。然而，目前开发的光子集成微梳都以显著超出常规电子器件可以检测和处理的重复率操作，从而使其在微波光子学中的用途更加复杂。在这里，我们展示了集成的孤子微梳工作在两个广泛采用的微波波段，X和K波段。这些器件可以在3 dB带宽内产生300多条梳状线，并在10 kHz（1 MHz）偏移频率下产生相位噪声水平低于105 dBc/Hz（140 dBc/Hz）的微波信号，与现代电子微波合成器相当。此外，孤子脉冲流可以被注入锁定到微波信号，从而在与硅基激光器兼容的功率水平（<150 mW）下实现无致动器的重复频率稳定、调谐和微波光谱纯化。我们的研究结果建立光子集成孤子微梳作为可行的集成低噪声微波合成器。此外，低重复率对于未来密集WDM信道生成方案是关键的，并且可以显著降低光子集成频率合成器和原子钟的系统复杂度。
2019-11-25 physics.app-ph physics.optics
Ultra-wideband integrated microwave photonic multi-parameter measurement system on thin-film lithium niobate
针对传统集成微波光子测量系统带宽不足、仅能测单一参数的问题，研究人员基于TFLN平台构建了集成多参数测量系统，实现60 GHz带宽下的频率、相位、幅度高精度测量及信号时域重构，拓展了TFLN器件的应用场景。
2024-09-12 physics.app-ph physics.optics
Chip-scale high-performance photonic microwave oscillator
本文提出芯片级电光频率分频微波振荡器，通过双激光自注入锁定氮化硅谐振器和薄膜铌酸锂电光频率梳，在37.7 GHz载波10 kHz频偏处实现-129 dBc/Hz超低相位噪声。
2024-02-26 physics.app-ph physics.optics
Ultrahigh Dynamic Range and Low Noise Figure Programmable Integrated Microwave Photonic Filter
微波光子学（MWP）在最近的过去已经采用了许多重要的概念和技术，包括光子集成、通用可编程性以及用于增强关键射频性能指标（诸如噪声系数和动态范围）的技术。然而，迄今为止，这些方面还没有在单个电路中同时实现。在这里，我们首次展示了一种多功能集成微波光子电路，该电路可实现片上可编程滤波功能，同时实现了>120 dB.Hz动态范围和15 dB噪声系数的创纪录高关键射频指标，这是以前无法达到的。我们解锁这个独特的功能，通过多功能的复杂频谱剪裁使用一个全集成的调制Transformer和双注入环形谐振器作为多功能光学滤波组件。这项工作打破了传统的集成，功能和性能的分散方法，目前阻止了在实际应用中采用集成的MWP系统。
2022-03-08 physics.app-ph physics.optics
Fully on-chip microwave photonics system
微波光子学（MWP）利用光的巨大带宽来产生、处理和测量宽带微波信号，有望引发信息和通信领域的一场新的革命。在过去的十年中，由于集成光子学的进步，MWP出现了新的机会。然而，尽管在集成度方面取得了重大进展，但包括所有必要的光子和电子组件的完全片上MWP功能系统尚未得到证明。在这里，我们打破现状，并提供一个完整的片上解决方案的MWP系统，通过利用混合集成的磷化铟，硅光子和互补金属氧化物半导体（CMOS）电子平台。应用这种混合集成方法，一个完全基于芯片的MWP微波瞬时频率测量（IFM）系统的实验证明。前所未有的集成度大大提升了整个MWP IFM系统的紧凑性、可靠性和性能，包括宽频率测量范围（2-34 GHz）、超低估计误差（10.85 MHz）和快速响应速度（0.3 ns）。此外，我们将芯片级MWP IFM系统部署到实际的应用任务中，在X波段（8-12 GHz）具有快速变化频率的各种微波信号被实时准确识别。该演示标志着集成MWP发展的一个里程碑，为各种MWP功能系统的小型化和大规模实施提供了技术基础。
2022-02-23 physics.app-ph physics.optics
Photonic RF Channelization Based on Microcombs
本文综述基于集成微谐振器频率梳的微波光子射频信道化技术，总结研究进展、优势、挑战及在片上硅基光子学中的发展前景。
2024-01-18 physics.app-ph physics.optics
Photonic chip-based low noise microwave oscillator
本文提出基于集成光子芯片的两点光学分频低噪声微波产生方案，利用自注入锁定激光器、微型Fabry–Pérot腔和暗孤子微梳实现20 GHz信号，相位噪声达集成光子系统前所未有的水平。
2023-07-18 physics.app-ph physics.optics
Integrated RF-photonic Filters via Photonic-Phononic Emit-Receive Operations
高性能窄带滤波器的产生对于许多RF信号处理应用具有极大的兴趣。为此，已经证明了用于电子、基于MEMS和微波光子滤波器的许多方案。基于微波光子系统的滤波方案提供了比传统RF滤波器更好的灵活性和可调谐性。然而，这些基于光学的滤波器通常限于GHz宽度，并且通常具有较大的RF插入损耗，这对集成到高保真射频电路构成了挑战。在这篇文章中，我们展示了一种新型的微波滤波器，它结合了微波光子滤波器的吸引人的功能与高Q声子信号处理，使用光子-声子发射-接收过程。通过该过程，在引导光波上编码的RF信号被转换到GHz频率声波上，其中在被重新编码到空间上分离的光学探头上之前，可以通过声学传递函数的成形对其进行滤波。这种发射-接收功能在集成硅波导中实现，产生MHz带宽带通滤波，同时支持微波光子链路中高动态范围所需的低RF插入损耗。我们还展示了创纪录的高内部效率的发射-接收操作的这种类型，并表明，发射-接收操作是唯一适合于创建串行滤波器组的保真度损失最小。这种光子-声子发射器-接收器代表了一种在集成全硅器件中进行低失真信号处理的新方法。
2017-11-17 physics.app-ph physics.optics
A silicon integrated microwave photonic beamformer
基于光真时间延迟线（OTTDL）的光波束形成网络（OBFN）是解决传统相控阵天线（PAA）波束偏斜带来的带宽限制的有效途径。在这里，我们报告了第一个单片1x 8微波光子波束形成器的基础上，可切换OTTDL的绝缘体上硅平台。该芯片由一个调制器、一个8通道OBFN和8个光电探测器组成，总共包括数百个有源和无源元件。它具有从8到18 GHz的宽工作带宽，比电子PAA大近两个数量级。基于具有测量的RF响应的波束图案计算，波束可以被转向到-75.51°至75.64°范围内的31个可区分的角度。光束转向的响应时间为56 μs。这些结果代表了实现集成微波光子波束形成器的重要一步，可以满足未来雷达和无线通信系统的紧凑尺寸和低功耗要求。
2020-08-02 physics.app-ph physics.optics
Linearized Integrated Microwave Photonic Circuit for Filtering and Phase Shifting
光子集成、高级功能、可重构性和高RF性能是集成微波光子系统中仍然难以同时实现的关键特征。在这项工作中，我们展示了一个集成的微波光子电路，可以重新配置为两个不同的RF功能，即，可调谐陷波滤波器和移相器。我们实现了$>$ 50 dB高消光陷波滤波器在6-16 GHz和2 $π$连续可调相移在12-20 GHz的频率。与此同时，我们实现了片内线性化技术，使两种功能的无杂散动态范围均超过120 $\rm{dB}\cdot \rm{Hz}^{4/5}$。我们的工作在一个光子集成电路中结合了多功能和线性化，为具有非常高性能的可重构RF光子前端铺平了道路。
2023-02-26 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Photonic Frequency Conversion of OFDM Microwave Signals in a Wavelength-Scale Optomechanical Cavity
光学机械（OM）腔使得能够在波长尺度体积中耦合近红外线和GHz频率声波。当在声子激光机制中驱动时，OM腔可以同时作为非线性混频器和本地振荡器-在机械谐振频率的整数倍-在光域中执行。在这项工作中，我们使用这个属性来证明全光频率下变频和上变频的MHz带宽的正交频分复用信号符合IEEE 802.16e WiMAX无线标准在微波频率。为此，我们采用了硅OM晶体腔（OMCC），支持在$f_m\approx$ 3.9 GHz的呼吸般的机械谐振，并具有足迹$\approx$ 10 $μ$ m $^{2}$，这产生的频率转换效率优于-17 dB在下变频和上变频过程中在毫瓦级驱动功率。该工作为OMCC在小型化硅光子芯片中数字调制微波信号的低功耗全光子处理中的应用铺平了道路。
2021-12-16 physics.app-ph physics.optics
A Silicon Photonic Integrated Frequency-Tunable Microwave Photonic Bandpass Filter
我们报道了一种在硅光子芯片上实现的全集成微波光子带通滤波器。片上集成微波光子滤波器（IMPF）由高速相位调制器（PM）、热可调高Q微盘谐振器（MDR）和高速光电探测器（PD）组成。IMPF的带通滤波功能是基于相位调制和相位调制到强度调制的转换来实现的，以将光学滤波器的光谱响应（其是IMPF中的MDR）转换为微波滤波器的光谱响应。通过将连续光从激光二极管（LD）注入到PM，实现了具有宽调谐范围的通带IMPF。由于MDR的超窄陷波，实现了具有2.3 GHz的3 dB带宽的通带IMPF。通过对MDR进行热调谐，IMPF的中心频率从7 GHz调谐到25 GHz，在1.58 mW的功耗下实现了18 GHz的调谐范围。IMPF的成功实现标志着在单个芯片上完全集成微波光子系统的重要一步，并为微波光子滤波器的实际应用开辟了道路。
2017-06-20 physics.app-ph
Transparent Microwave Photonic Filter Based on Brillouin Losses in Optical Fiber
本文提出了一种基于受激布里渊散射（SBS）损耗的低噪声、带宽可调的微波光子滤波器（MPF）。通过用两个加宽的对称SBS损耗来抑制带外信号，可以将通带带宽从500 MHz调谐到10 GHz。考虑到中心频率范围内的有限相互作用，可以轻松实现0.3 dB纹波的平顶响应。与基于SBS增益的滤波器不同，由于我们提出的滤波器中通带的透明性，在噪声测量中几乎没有检测到噪声，而基于SBS增益的滤波器的噪声基座明显最大为5 dB。考虑到宽的独立带宽和中心频率可调谐性，平顶响应，和低噪声特性，我们提出的滤波器可以完美地用作大多数可调谐单带通滤波器的补充，其最小带宽限制为10 GHz。
2017-08-02 physics.app-ph physics.optics
Emerging applications of integrated optical microcombs for analogue RF and microwave photonic signal processing
我们回顾了集成微梳在射频和微波光子系统中的新应用。我们展示了广泛的强大功能，包括光子强度高阶和分数微分器，光学真实时间延迟，先进的滤波器，RF信道器和其他功能，基于由紧凑的集成微谐振器或微梳产生的克尔光梳。该微梳是CMOS兼容的，包含大量的梳状线，可以作为横向滤波器的高性能多波长源，从而大大降低了系统的成本、尺寸和复杂度。理论上分析了这些功能的工作原理，并给出了实验验证。
2018-08-20 physics.app-ph physics.optics
Integral order photonic RF and microwave signal processors based on soliton crystal Kerr micro-combs
孤子晶体微梳是射频（RF）信号处理中多波长信道源的有力工具。它们提供紧凑的器件尺寸、大量的波长、非常高的通用性和宽的奈奎斯特带宽。在这里，我们展示了基于孤子晶体微梳的整数阶RF信号处理功能，包括希尔伯特Transformer和一至三阶微分器。我们比较和对比所取得的结果和权衡涉及不同的梳间距，抽头设计方法，以及成形方法。
2021-10-12 physics.app-ph physics.optics
Graphene oxide: new opportunities for optoelectronic, electronic and photonic chips
作为石墨烯的衍生物，氧化石墨烯（GO）最初是由化学家开发的，以模仿石墨烯的一些关键特性，但它很快就被认为是一种独特的材料，解决了化学气相沉积材料无法进入的应用空间。在过去的十年中，GO已经成为一种新的前沿材料，在材料制造和质量控制方面取得了巨大的进步。这些反过来又导致了基于GO的光子学，电子学和光电子学概念和设备的快速发展，唤起了新的科学，并为许多具有卓越性能的技术突破铺平了道路。在这里，我们回顾了GO的独特的基本特性，其薄膜的制造方法，图案化技术，以及调整其材料特性的机制。后一种能力特别使得能够实现新颖的先进功能的光子、电子和光电子器件。了解这些见解对于设计和定制最先进应用的GO属性至关重要，这些应用包括太阳能收集、能量存储、医疗诊断、图像显示和光通信。最后，我们讨论了这一领域面临的挑战和令人兴奋的机遇，以及重大技术进步和突破的未来前景。
2023-03-07 physics.app-ph physics.optics
Integrated lithium niobate microwave photonic processing engine
本文提出一种基于薄膜铌酸锂平台的集成微波光子处理引擎，在CMOS兼容电压下实现高达92千兆样本每秒的模拟信号高速计算，并验证了其在医学图像分割等应用中远超传统电子处理器的速度与能效。
2024-01-06 physics.app-ph physics.optics
Spiral resonator referenced on-chip low noise microwave generation
提出基于氮化硅螺旋谐振器锁定双激光器并利用宽带集成电光梳分频的片上光子微波产生方案，在10 Hz–10 kHz偏移下实现平面芯片振荡器创纪录的低相位噪声。
2025-02-19 physics.app-ph physics.optics
Space-Division Multiplexing for Microwave Photonics
尽管空分复用光纤最初被设想为纯传输介质，但它们在信号处理方面也表现出巨大的潜力。我们在这里回顾我们为微波信号处理设备和链路开发的不同解决方案。
2019-10-03 physics.app-ph
Microwave Photonic Ising Machine
基于模拟系统的伊辛机在求解普遍存在的组合优化问题中具有加速的潜力。虽然已经报道了一些支持大规模伊辛机的人造自旋，例如量子退火器中的超导量子比特和相干伊辛机中的短光脉冲，但由于超低的等效温度或光学相位灵敏度，自旋相干性是脆弱的。在本文中，我们提出了使用短的微波脉冲产生的光电参量振荡器作为自旋实现大规模的伊辛机，也在室温下的高相干。所提出的机器支持10，000次旋转，并且高相干性导致精确计算。此外，Ising机与高速电子设备高度兼容，具有可编程性，为解决现实世界的优化问题铺平了低成本，准确且易于实现的道路。
2020-09-19 physics.app-ph physics.optics
500 GHz plasmonic Mach-Zehnder modulator enabling sub-THz microwave photonics
宽带电光强度调制器对于将电信号转换到光域是必不可少的。对太赫兹无线应用的日益增长的兴趣要求调制器同时具有亚太赫兹范围的频率响应、高功率处理和非常低的非线性失真。然而，具有所有这些特性的调制器迄今尚未得到证实。在这里，我们通过实验证明，等离子体调制器不会权衡任何性能参数，同时具有10微米的短长度，超过500 GHz的创纪录高平坦频率响应，高功率处理和高线性度，并且我们使用它们来创建亚太赫兹无线电光纤模拟光链路。这些器件有可能成为微波光子学一般领域的新工具，使sub-THz范围可用于5G无线通信，天线遥控，物联网，传感等。
2018-12-31 physics.app-ph physics.optics
Ultralow-Noise Photonic Microwave Synthesis using a Soliton Microcomb-based Transfer Oscillator
超低噪声微波的合成对于计时、计量、通信和射电天文学都具有科学和技术意义。今天，最低的相位噪声信号是通过使用锁模激光频率梳的光分频获得的。尽管如此，这种技术理想地需要高重复率和紧密的梳状稳定。在这里，具有14 GHz的重复率的孤子微梳是用超稳定的泵浦激光器产生的，并用于导出超低噪声微波参考信号，在1 Hz偏移频率下的绝对相位噪声水平低于-60 dBc/Hz，在10 kHz下的绝对相位噪声水平低于-135 dBc/Hz。这是使用传输振荡器方法实现的，其中自由运行的微梳噪声（经过仔细研究并最小化）通过电子分频和混频的组合被消除。虽然这种原理证明使用辅助梳检测微梳的偏移频率，我们强调了这种方法的前景与未来的自参考集成微梳和电光梳，这将允许超低噪声微波和亚太赫兹信号发生器。
2019-11-26 physics.app-ph physics.optics
Architecture for coherent dual-comb spectroscopy and low-noise photonic microwave generation using mechanically actuated soliton microcombs
本文提出利用机械驱动超高Q值晶体微谐振器实现相干双梳光谱和超低噪声微波生成的架构，通过统一泵浦激光产生高相干双孤子梳，并利用亚赫兹线宽超稳定激光直接生成克尔孤子以显著降低相位噪声。
2025-09-20 physics.app-ph physics.optics
Surface acoustic wave photonic devices in silicon on insulator
平面光子集成电路中的光-机相互作用在基础研究和应用中引起了极大的兴趣。然而，在最具技术意义的光子学平台：绝缘体上硅中，光力学几乎是不存在的。以前的演示需要对硅结构进行欠蚀刻和悬挂。在这里，我们提出了表面声波光子器件在绝缘体上的硅，高达8 GHz的频率。表面波是通过金属光栅对调制泵浦光的吸收和热弹性膨胀发射的。表面波是通过光弹调制的光学探头在标准的赛道谐振器检测。器件不涉及压电致动、波导悬挂或混合材料集成。入射微波信号的波长转换和声学真实时间延迟高达40 ns的芯片上演示。最后，离散时间微波光子滤波器与多达六个抽头和20 MHz宽的通带实现使用声学延迟。该概念适用于集成微波光子学信号处理
2020-11-03 physics.app-ph physics.optics
Universal Silicon Microwave Photonic Spectral Shaper
本文提出在全集成硅光子电路中实现通用射频光子频谱合成与电可调模拟调制变换，并通过与可重构环形谐振器单片集成展示了前所未有的射频滤波实验。
2020-12-29 eess.SP physics.app-ph physics.optics
An optical micro-comb with a 50GHz free spectral range for photonic microwave true time delays
我们展示了显着改善的微波真时间延迟线（TTDL）的性能的基础上集成的微环谐振器（MRR）克尔光梳源的信道间隔为49 GHz，对应于81个通道的C波段。宽带微梳，具有49GHz的创纪录的低自由频谱范围，导致大量的梳状线的TTDL，大大降低了系统的尺寸，成本和复杂性。大的通道数导致相控阵天线（PAA）的高角分辨率和宽的波束转向可调谐范围。PAA性能的增强与理论相匹配，证实了我们的方法作为在雷达和通信系统中实现紧凑型低成本TTDL的竞争性解决方案的可行性。
2017-10-30 physics.app-ph physics.optics
Single-Chip Silicon Photonic Processor for Analog Optical and Microwave Signals
本文提出首个基于硅光子电路的全片上信号处理器，可生成、检测并编程模拟光与射频信号，集成调制器、滤波器、探测器及可调激光器，为紧凑微波光子学迈出关键一步。
2023-11-15 physics.app-ph physics.optics
Photonic radio frequency and microwave integration based on a multi-wavelength 49GHz Kerr microcomb source
我们展示了一个基于集成孤子晶体微梳光源的光子射频积分器。通过使用横向结构多播和渐进地延迟输入RF信号，输入RF信号被离散地积分。微梳光源可提供多达81个波长，实现6.8 ns的大积分时间窗口，以及高达84 ps的时间分辨率。我们对各种输入RF信号进行信号积分，包括具有不同时间宽度的高斯脉冲、具有不同时间间隔的双脉冲和方波。实验结果与理论分析吻合较好。这些结果验证了我们的基于微梳的集成器是一种具有竞争力的RF信号集成方法，具有高性能和潜在的低成本和占地面积。
2020-04-17 physics.app-ph physics.optics
Tunable RF and microwave photonic sideband generator based on cascaded 49GHz and 200GHz integrated ring resonators
我们提出了一种基于双级联微环谐振器的连续射频可调谐正交偏振光学单边带（OP-OSSB）发生器。通过将输入双边带信号经由TE极化MRR和TM极化MRR分成正交极化载波和下边带，产生OP-OSSB信号。通过调节输入光的偏振角，实现了高达57.3dB的光载波边带比的大调谐范围。OP-OSSB发生器的工作RF频率可通过两个MRR的独立热控制在21.4 GHz范围内连续调谐。我们的器件代表了一种具有宽带可调谐RF操作的OP-OSSB生成的竞争方法，并且有希望用于雷达和通信系统中的光子RF信号传输和处理。
2018-09-26 physics.app-ph physics.optics
Quantum microwave photonics
通过利用量子叠加和纠缠，在过去的三十年里，通信计算和模拟的不同研究领域取得了显着的进展。为了进一步提高微波光子学的处理能力，本文采用低抖动超导纳米线单光子探测器（SNSPD）和时间相关单光子计数（TCSPC）模块，搭建了一个量子微波光子处理系统。这种方法独特地结合了极端的光学灵敏度，低至单光子水平（低于-100 dBm），以及宽处理带宽，比电缆的传输带宽高两倍。此外，得益于触发器，系统可以选择性地处理所需的RF信号，并衰减其他强噪声和不需要的RF分量，即使功率比所需的信号功率大15 dB。使用这种方法，我们显示微波相移和频率滤波所需的RF信号的单光子水平上。除了在空间和水下通信以及预封装光子调制器和探测器的测试和鉴定中的应用外。这种单光子水平的RF信号处理能力可以导致高速量子处理方法的重大发展。
2021-01-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Compact Itinerant Microwave Photonics with Superconducting High-Kinetic Inductance Microstrips
微波光子学是一个非常强大的量子模拟和技术系统，但它在超导电路中的集成，在许多方面的优势，是由长波长和阻抗失配在这个平台上的限制。我们介绍了一个解决这些困难的方案，通过紧凑的网络的高动力学电感微带波导和耦合线，大大降低相速度。我们展示了超导微波光子学在路由，仿真和广义线性和非线性网络方面的宽带能力。
2021-12-23 physics.app-ph quant-ph
Kerr optical frequency division with integrated photonics for stable microwave and mmWave generation
本研究利用集成光子器件和Kerr光学分频技术，基于CMOS兼容SiN线圈腔与孤子微梳，实现了一种超低相位噪声的集成毫米波振荡器，创下了相位噪声新低，并极大简化了集成OFD振荡器的实现。
2024-02-19 physics.app-ph physics.optics
Designing and analyzing microwave photonic spectral domain filters based on transversal filtering with optical microcombs
本文基于横向滤波方法对光学微梳微波光子谱域滤波器进行性能分析，研究有限抽头数、实验误差源和输入信号带宽对滤波响应的影响，为滤波器设计与优化提供指导。
2024-08-07 physics.app-ph physics.optics
The performance of microwave photonic signal processors based on microcombs with different input signal waveforms
本文实验演示了基于微梳的MWP信号处理器处理多种输入信号波形的能力，量化了不同波形的处理精度并通过理论分析解释了差异，为处理各种微波信号提供了指导。
2024-02-10 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Direct imaging of the energy transfer enhancement between two dipoles in a photonic cavity
光子谐振腔在增强两个偶极子之间的能量传递方面引起了人们极大的兴趣，在光子学、照明光源和分子生物传感等方面的应用具有深远的影响。然而，在控制偶极子的位置、方向和光谱方面的实验困难限制了早期在光谱可见部分的工作，并导致了不一致的结果。在这里，我们直接映射两个偶极子之间的微波能量转移的谐振半波长腔与空间和频率的可控性控制。我们的方法扩展了福斯特共振能量转移（FRET）理论的微波频率，并使用量子电动力学和微波工程的FRET的描述之间的差距桥梁。除了概念上的兴趣，我们展示了如何使用这种方法来优化光子腔的设计，以增强偶极-偶极相互作用和FRET。
2019-02-07 physics.app-ph physics.optics
Photonic radio frequency and microwave intensity differentiator based on an optical frequency comb source in an integrated micro-ring resonator
我们提出并实验验证了一种基于紧凑型集成微环谐振器（MRR）产生的克尔光梳的微波光子强度微分器。片上克尔光梳包含大量的梳状线，可作为实现横向滤波器的高性能多波长光源，大大降低了系统的成本、尺寸和复杂度。此外，由于集成MRR的紧凑性，可以实现高达200 GHz的频率间隔，从而实现超过100 GHz的潜在工作带宽。通过根据计算的抽头权重对各个梳状线进行编程和成形，可以实现具有可变微分阶数的可重构强度微分器。从理论上分析了其工作原理，并给出了基于此原理的一阶、二阶和三阶微分函数的实验演示。的射频（RF）的幅度和相位响应的多阶强度微分的特点，和系统演示的实时差分高斯输入信号也进行。实验结果表明，与理论吻合良好，证实了我们的方法的有效性。
2017-09-27 physics.app-ph physics.optics
Microwave Applications of Photonic Topological Insulators
这一观点探讨了光子拓扑绝缘体（PTIs）在微波领域的新兴应用。光的拓扑保护的引入通过在存在急剧弯曲和强结构缺陷的情况下演示无背散射波导，彻底改变了波传播的传统观点。光的赝自旋自由度使得能够发明具有有用功能的前所未有的拓扑光子器件。我们的目的是提出一个简要介绍微波PTI演示的最新发展。我们给出了一个清晰的比较不同的PTI实现，总结了拓扑保护的关键功能，并提出了PTI技术相比，现有的微波器件技术的优点和缺点的讨论。最后，我们展望了如何最好地利用这项技术的优势。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
High bandwidth temporal RF photonic signal processing with Kerr micro-combs: integration, fractional differentiation and Hilbert transforms
集成克尔微梳是一种用于光子RF和微波信号处理的强大的多波长源，对于横向滤波器系统特别有用。它们具有许多优点，包括紧凑的占地面积，高通用性，大量的波长和宽带宽。本文综述了49- 200 GHz克尔微梳在光子射频和微波高带宽时域信号处理方面的最新进展。我们涵盖积分和分数希尔伯特变换，微分器以及积分器。讨论了光微梳在射频光子应用中的功能和实现集成解决方案的能力。
2021-02-17 physics.app-ph physics.optics
Microwave photonic filters via radio frequency bandwidth scaling based on soliton crystal optical micro-combs
本文提出基于集成Kerr光学微梳的射频带宽缩放方法，实现高分辨率光子射频滤波器，获得4.64 GHz瞬时带宽和117 MHz分辨率，支持可编程陷波与均衡滤波，适用于高性能射频频谱整形。
2023-11-20 physics.app-ph physics.optics
Multi-functional microwave photonic radar system for simultaneous distance and velocity measurement and high-resolution microwave imaging
提出了一种光子辅助的多功能雷达系统，利用单啁啾线性调频（LFM）信号和单音微波信号的复合发射微波信号，实现了同时测距、测速和高分辨率微波成像。在该系统中，发射信号通过基于单个集成双偏振双并行马赫-曾德尔调制器（DPol-DPMZM）的光子频率上转换产生，而从目标散射的回波信号通过微波光子混频器被去啁啾为两个低频信号。利用这两个低频去啁啾信号，根据回波信号的往返时间及其多普勒频移，可以精确测量运动目标的实时距离和径向速度。与以前报道的距离和速度测量方法相比，其中使用具有相反啁啾的两个LFM信号，这些参数可以仅使用单啁啾LFM信号和单音微波信号来获得。同时，逆合成孔径雷达（ISAR）成像算法也可以实现高分辨率成像。最后通过实验验证了所提出的多功能微波光子雷达系统的有效性。从8.5到12.5 GHz的上啁啾LFM信号和8.0 GHz单音微波信号被用作发射信号。结果表明，距离和径向速度的绝对测量误差分别小于5.9cm和2.8cm/s。最后给出了ISAR成像结果，证明了该系统具有高分辨率和实时性的成像能力。
2021-05-27 eess.SP physics.app-ph
Microwave photonic frequency measurement and time-frequency analysis: Unlocking bandwidths over hundreds of GHz with a 10-nanosecond temporal resolution
提出一种基于色散频率-时间映射、V型线性调频信号与占空比技术的微波光子频测与时频分析方法，大幅降低硬件要求，实现252.8 GHz无模糊带宽与13.75 ns时间分辨率。
2024-09-24 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Hybrid Integrated Photonics Using Bulk Acoustic Resonators
微波频率的声光调制是通过激发光子堆中的高泛音体声波谐振（HBAR谐振）来实现的。这些受限的机械应力波传输表现出垂直传输的、高品质因数（Q）的声学法布里-珀罗谐振，其延伸到千兆赫域中，并且提供与微谐振器的光学模式的应力-光学相互作用。虽然HBAR在现代通信中无处不在，并且经常在超导电路中使用，但这是第一次将它们集成到基于光子电路的芯片上。在光学模式内观察到的电-声-光相互作用表现出高致动线性度、低致动功率和可忽略的串扰。利用电-声-光相互作用，实现了亚纳秒转导时间的快速光学谐振调谐。通过去除硅背反射，实现了4.1和8.7 GHz的宽带声调制，3 dB带宽分别为250 MHz。这里展示的新型混合HBAR纳米光子平台允许在芯片上集成微米级声学和光子谐振器，可以立即应用于可调谐微波光子学，高带宽孤子微梳稳定，紧凑型光电振荡器以及微波到光学转换方案。此外，混合平台允许实现动量偏置，这允许实现芯片上的非互易器件，例如隔离器或循环器和拓扑光子带结构。
2019-07-23 physics.app-ph physics.optics
Microwave Photonic Multi-Mode Injection-Locked Frequency Divider With a Wide Operational Range Based on an Optoelectronic Oscillator
本文提出一种基于光电振荡器的微波光子多模注入锁定分频器，通过倍频与混频实现2至13倍可调分频，工作范围覆盖2.6-20.8 GHz，并在分频因子为13时获得35.11 dB相位噪声改善。
2024-09-02 physics.app-ph physics.optics
Microwave and RF signal processing based on integrated soliton crystal optical microcombs
微梳是用于光子RF信号处理的多波长信道源的有力工具。它们提供紧凑的器件尺寸、大量波长和宽奈奎斯特频带。在这里，我们回顾了基于微梳的光子射频信号处理器的最新进展，包括真正的时间延迟，可重构滤波器，希尔伯特Transformers，微分器和信道化器。讨论了光学微梳在功能和可集成性方面在射频光子学应用中的巨大潜力。
2019-09-07 eess.SP physics.app-ph physics.optics
High performance photonic microwave filters based on a 50GHz optical soliton crystal Kerr micro-comb
我们展示了一个光子射频（RF）横向滤波器的基础上集成的光学微梳源具有创纪录的低自由光谱范围为49 GHz，产生80个微梳线在C波段。横向滤波器的抽头或波长数量创历史新高，导致性能显著提高，包括QRF因子比以前的结果高出四倍以上。此外，通过采用正负抽头，改进的带外抑制高达48.9 dB，证明使用高斯变迹，连同可调中心频率覆盖RF频谱范围，具有广泛的可调3 dB带宽和多功能的动态可调滤波器形状。我们的实验结果与理论相匹配，表明我们的横向滤波器是一个有竞争力的解决方案，以实现先进的自适应RF滤波器，具有宽的工作带宽，高频率选择性，高可重构性，并可能降低成本和占地面积。这种方法在现代雷达和通信系统中有很好的应用前景。
2022-05-07 physics.app-ph physics.optics
Comparison of photonic transversal RF spectral filters based on different optical microcombs
集成克尔微梳作为多波长信道源的出现，主要是在横向滤波器的背景下，用于光子RF和微波信号处理。它们提供紧凑的器件尺寸、非常高的通用性、大量的波长和宽的奈奎斯特频带。在这里，我们回顾了最近的进展克尔微梳为基础的光子RF和微波可重构滤波器，基于横向滤波器的方法和RF光带宽缩放。我们比较和对比宽梳间距梳（200 GHz）与更精细的间隔（49 GHz）的微梳实现的结果。讨论了光学微梳在功能和可集成性方面在射频光子学应用中的巨大潜力。
2020-02-23 physics.app-ph physics.optics
Photonics-assisted microwave pulse detection and frequency measurement based on pulse replication and frequency-to-time mapping
提出了一种光子学辅助的微波脉冲探测和频率测量方案。该方法将未知微波脉冲转换到光域，然后注入光纤环路进行脉冲复制，从而更容易识别具有较大脉冲重复间隔（PRI）的微波脉冲，而基于受激布里渊散射的频率-时间映射（FTTM）方法则用于测量微波脉冲的载波频率。利用未知微波脉冲和连续波单频参考信号产生扫频光载波并进行调制，产生两个不同频率的扫频光信号，将两个扫频光信号合并作为探测波，探测固定布里渊增益谱。当光信号在光电探测器中被检测时，实现了FTTM，并且可以确定微波脉冲的频率。进行了实验。在210 μ m光纤环中，实现了脉冲重复频率为20 μs，脉冲宽度为1.20、1.00、0.85和0.65 μs的脉冲的复制和FTTM。在0.978 THz/s的扫频啁啾率下，单对脉冲和多对脉冲的测量误差分别小于{ \pm }12和{ \pm }5 MHz。研究了扫频啁啾率和脉宽对测量误差的影响。在一定程度上，扫频越快，频率测量误差越大。对于特定的扫频啁啾率，测量误差几乎不受待测脉冲宽度的影响。
2021-09-26 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Testing optomechanical microwave oscillators for SATCOM application
利用光机械腔实现光子微波振荡器最近已成为现实。通过用蓝色失谐激光器泵浦腔，可以达到所谓的声子激光区-其中机械共振被放大超过损耗-并且输入信号被机械共振的整数倍的高度相干音调调制。\textcolor{Red}{Implementing optomechanical cavities on released films with high index of refraction can lead to optical modes at telecom wavelengths and mechanical resonances in the GHz scale, resulting in highly-stable signals in the microwave domain upon photodetection}。由于这种空腔的极端紧凑性，在卫星通信（SATCOM）中的应用似乎非常合适，但迄今为止还没有实验报告。在本文中，一个光机械微波振荡器（OMO）建立在一个微米级的硅光机械晶体腔的特点和测试在一个真正的卫星通信试验台。使用蓝色失谐激光器，OMO被驱动到声子激射状态，其中产生多个谐波，达到高达20 GHz的音调。在此制度下，其实际适用性，显着解决其作为光子本振器的性能，已被验证。结果，除了极端紧凑和硅技术兼容性的优点，使OMO非常有前途的候选人建立\textcolor{Red}…
2022-03-14 physics.app-ph physics.optics
Microwave photonic fractional Hilbert transformer with an integrated optical soliton crystal micro-comb
报道了一种基于集成克尔微梳光源的光子微波和射频分数希尔伯特Transformer。微梳源具有50GHz的自由光谱范围（FSR），产生大量的梳状线，这些梳状线用作Transformer的高性能多波长源。通过编程和成形梳状线根据计算抽头权重，我们实现了任意分数阶和宽的操作带宽。我们实验表征不同分数阶的RF幅度和相位响应，并进行实时分数希尔伯特变换的系统演示。在3 dB通带内，我们实现了< 0.15 rad的相位纹波，带宽范围从5到9倍频程，具体取决于阶数。实验结果表明，与理论吻合良好，证实了我们的方法的有效性，作为一种新的方式来实现高性能的分数希尔伯特Transformers，具有宽的处理带宽，高的可重构性，并大大降低了尺寸和复杂性。
2019-10-09 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Cryogenic Optical-to-Microwave Conversion Using Si Photonic Integrated Circuit Ge Photodiodes
本文实验表征了商业代工厂制造的小型化硅光子集成电路在4.2 K低温下的光到微波转换性能，峰值响应约150±13 mA/W，带宽超6 GHz，为光纤阵列波分复用控制量子电路提供了新方案。
2024-10-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
