一种低噪声光子外差合成器及其在毫米波雷达中的应用

      微波光子学为具有创纪录低相位噪声水平的超宽带电子信号处理和频率合成提供了变革能力。尽管工作在约200 THz载频的光学系统具有固有带宽，但许多基于高性能光子学的微波产生方案缺乏宽带可调谐性，并需要在噪声水平、复杂性和频率之间进行权衡。另一种方法是在快速光电二极管上直接对两个可调谐半导体激光器进行降频混频。这种形式的光学外差是频率捷变的，但实验实现受到自由运行激光器相对较高噪声的阻碍。

       近日，来自美国加州理工学院喷气推进实验室的Eric A. Kittlaus等人展示了一种基于超低噪声自注入锁定激光器的外差频率合成器，能够产生高相干、基于光子学的微波和毫米波。从1-104 GHz实现连续可调工作，在载波偏移100 kHz时，恒定相位噪声为-109 dBc/Hz。为了探索它的实际应用，他们利用这种光子源作为95-GHz调频连续波雷达的本地振荡器。通过现场测试，他们观察到与雷达现有的电子合成器相比，相位噪声相关的多普勒和测距伪像显著减少。这些结果为相干外差毫米波的产生建立了强大的潜力，为包括高动态范围遥感、宽带无线通信和太赫兹光谱在内的各种未来应用打开了大门。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

        文章链接：Eric A. Kittlaus et al. A low-noise photonic heterodyne synthesizer and its application to millimeter-wave radar. Nature Communications (2021) 12:4397https://doi.org/10.1038/s41467-021-24637-0