4月30日，我院唐明、赵志勇团队联合香港理工大学光子研究中心提出数字光频梳赋能的宽带微波测量技术。该技术在瞬时带宽、响应速度、测量精度和表征维度方面取得重大突破。研究成果发表在学术期刊Science Advances上，题为“Ultrawideband dynamic microwave frequency‒amplitude measurement”（超宽带动态微波幅频测量）。华中科技大学2021级博士生何欢为论文第一作者，赵志勇副教授、唐明教授为共同通讯作者。
光子辅助微波测量技术凭借其超宽带测量能力、高速响应特性及卓越的抗电磁干扰性能，已成为远程分布式测量的理想解决方案。其中，基于受激布里渊散射效应的多频探测方案具有高频谱分辨率的优势，但传统系统需要采用极为耗时的频率扫描，严重制约了系统的瞬时带宽、响应速度和测量精度，且现有快速方案难以兼顾信号的幅频完整性，这使得复杂调制信号的瞬时表征面临巨大挑战。
图1. 数字光频梳赋能的宽带微波测量方案示意图
为攻克上述挑战，研究团队创新性提出基于数字光频梳的超宽带瞬时微波幅频测量技术。该技术通过光频梳探测光在频域上实现窄带布里渊谱的单次捕获，无需传统扫频过程即可完成大范围布里渊信息与微波信号的高效反演，成功实现了50.8 GHz瞬时带宽，频率测量精度达1.1 MHz，时间分辨率缩短至500 ns——较传统扫频方案提升了3个数量级以上。
图2.单频及调频微波信号的测量结果
除频率识别外，研究团队通过实时监测受激布里渊散射强度变化，高精度反演了信号的调制幅度，在多频测量系统中首次实验验证了调幅及复杂调制信号的高保真解析，在不引入布里渊谱畸变的前提下完全摒弃了传统的频率扫描机制，具有20 MHz的高频谱分辨率。
图3.调幅及复杂调制微波信号的测量结果
该研究工作开创性地在宽带瞬时频率识别过程中同步实现了信号振幅的动态检测，能够精准解析包括调频、调幅及其混合调制在内的复杂信号。实验数据证实，其综合性能指标较现有最优方案提升十倍以上。为复杂电磁环境下的宽带信号实时分析提供了新方案，为6G通信、电子战等前沿领域提供了关键技术支撑。
据悉，唐明、赵志勇团队长期致力于“传输与感知一体化”智能光网络、多维复用光纤传感、特种光纤及器件等方向研究。在国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题等项目的支持下，近五年在Science Advances、Light: Science & Applications等期刊及国际顶级会议上发表多篇论文。取得的单波800 Gb/s自相干超高速光传输等代表性成果多次刷新世界纪录，连续入选光通信顶级会议PDP（Post-Deadline-Paper）论文(OFC2020 PDP、ECOC2021 PDP和OFC2022 PDP)。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu5130
