超窄单通带微波光子滤波器制造技术

本公开提供一种超窄单通带微波光子滤波器，以缓解现有微波光子滤波器技术方案难以实现3dB带宽MHz量级以下单通带滤波的技术问题，所述微波光子滤波器包括：可调谐激光器；第一光耦合器，用于将激光器输入的激光分束；单边带调制模块；单边带抑制载波调制模块；微波信号源，与单边带抑制载波调制模块的微波输入端口相连；第一光放大器，与单边带调制模块相连；第二光放大器，与单边带抑制载波调制模块相连；第二光耦合器，与第一、第二光放大器相连；布里渊随机光纤激光器腔，与第二光耦合器相连；光电探测器，与布里渊随机光纤激光器腔相连；以及矢量网络分析仪，一端与光电探测器相连，另一端与单边带调制模块的微波输入端口相连。

Ultra-narrow single-band microwave photonic filter

The present disclosure provides an ultra-narrow single-pass band microwave photonic filter to alleviate the technical problem that the existing microwave photonic filter technology scheme is difficult to achieve a single-pass band filter with a bandwidth of less than 3dB MHz. The microwave photonic filter includes: a tunable laser; a first optical coupler for splitting the laser input; Single sideband modulation module; Single sideband suppression carrier modulation module; Microwave signal source, connected with the microwave input port of single sideband suppression carrier modulation module; First optical amplifier, connected with single sideband modulation module; Second optical amplifier, connected with single sideband suppression carrier modulation module; Second optical coupler, connected with the first and second optical coupler. The second optical amplifier is connected; the Brillouin random fiber laser cavity is connected with the second optical coupler; the photodetector is connected with the Brillouin random fiber laser cavity; and the vector network analyzer is connected with the photoelectric detector at one end and the microwave input port of the single sideband modulation module at the other end.

【技术实现步骤摘要】
超窄单通带微波光子滤波器
本公开涉及微波光子信号处理及电子对抗等领域，尤其涉及一种超窄单通带微波光子滤波器。
技术介绍
微波光子滤波器是将射频信号调制到光载波上、利用光电子器件在光域内对信号进行处理之后、光电转换将射频信号输出的器件，可以在光域内对微波信号实现选择滤波，是微波光子学领域的核心技术。由于信号处理过程是在光域完成，得益于光电子器件的宽频带与低损耗特性，与传统的电子微波滤波器相比，微波光子滤波器具有工作频段高、可调谐、损耗低、抗电磁干扰强等优点，引起人们的广泛研究。滤波器可以分为高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器等。具有一个通带的单带通滤波技术在无线通信、传感、生物及军事等领域已获得广泛应用，其特征是在其幅频响应特性内只有一个通带，其关键核心指标是单通带的3dB带宽Δf3dB，Δf3dB越小，则滤波器的通带越窄，选频特性越好。为实现超窄单通带微波光子滤波，常用方法是利用光学滤波技术，例如相移布拉格光纤光栅、激光器增益腔、受激布里渊散射等，在光域直接将拟滤掉的射频信号调制的光信号滤除。许多实现超窄单通带微波光子滤波的方案被提出，例如，WangzheLi等人在论文(W.Li，M.Li，J.Yao，″ANarrow-PassbandandFrequency-TunableMicrowavePhotonicFilterBasedonPhase-ModulationtoIntensity-ModulationConversionUsingaPhase-ShiftedFiberBraggGrating，″IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques，601287-1296，2012)提出一种基于相位调制到强度调制转换的单通带微波光子滤波器，该微波光子滤波器采用相移布拉格光纤光栅的超窄带陷滤除相位调制信号的一个边带，实现相位调制到强度调制转换，该微波光子滤波器的3dB带宽Δf3dB为60MHz，通带中心频率可调范围达到15GHz；TingtingZhang在论文(T.Zhang，J.Xiong，J.Zheng，X.Chen，T.Pu，″WidebandtunablesinglebandpassmicrowavephotonicfilterbasedonFWMdynamicsofoptical-injectedDFBlaser，″ElectronicsLetters，5257-59，2016)中提出一种基于DFB激光器中四波混频的单通带微波光子滤波器，将相位调制信号注入到DFB激光器中，由于DFB激光器的波长选择光增益特性，相位调制信号的一个边带被放大，被放大的边带与光载波拍频，从而实现单通带微波光子滤波，该微波光子滤波器的3dB带宽Δf3dB为61.2MHz，通带中心频率可调范围达到27.72GHz；B.Vidal等人在论文(B.Vidal，M.A.Piqueras，J.Martí，″TunableandreconfigurablephotonicmicrowavefilterbasedonstimulatedBrillouinscattering，″Opt.Lett.，3223-25，2007)中提出一种基于受激布里渊散射的微波光子单通带滤波器，3dB带宽Δf3dB为24.4MHz；公告号为103715480B的中国专利技术专利公开了名为“一种超高品质因数的单带通可调谐微波光子滤波器”的专利技术，通过将光纤中受激布里渊散射的增益谱与损耗谱叠加的方法实现了超高品质因素的单通带微波光子滤波技术，3dB带宽Δf3dB为4.14MHz，中心频率可调范围0.3GHz-29.7GHz。此外，MengPang等人在论文(M.Pang，X.Bao，L.Chen，″ObservationofnarrowlinewidthspikesinthecoherentBrillouinrandomfiberlaser，″OpticsLetters，381866-1868，2013)中提出一种基于受激布里渊散射与瑞利散射相结合的布里渊随机光纤激光器(Brillouinrandomfiberlaser，BRFL)，其线宽可以到达Hz量级；DaoXiang等人将布里渊随机光纤激光器应用在微波光子学方面，在论文(D.Xiang，P.Lu，Y.Xu，L.Chen，X.Bao，″RandomBrillouinfiberlaserfortunableultra-narrowlinewidthmicrowavegeneration，″OpticsLetters，414839-4842，2016)中提出一种基于布里渊随机光纤激光器的微波信号产生方法，微波信号的线宽为10Hz。尽管诸多单通带微波光子滤波器被提出，但是其3dB带宽Δf3dB没有实现质的飞跃，Δf3dB仍为MHz量级，还难以实现3dB带宽更窄(kHz，Hz量级)单通带微波光子滤波，无法满足高纯频谱微波信号产生、高分辨率微波光子传感以及高性能微波光子雷达等应用领域。公开内容(一)要解决的技术问题本公开提供了一种超窄单通带微波光子滤波器，以缓解现有微波光子滤波器技术方案难以实现3dB带宽MHz量级以下单通带滤波的技术问题，从而满足高纯频谱微波信号产生、高分辨率微波光子传感以及高性能微波光子雷达等应用领域。(二)技术方案本公开提供一种超窄单通带微波光子滤波器，包括：激光器，为可调谐激光器；第一光耦合器100，其第一端口110与所述激光器相连，用于将所述激光器输入的激光分束；单边带调制模块300，与所述第一光耦合器100的第二端口120相连；单边带抑制载波调制模块400，与所述第一光耦合器100的第三端口130相连；微波信号源，用于发射微波信号，与所述单边带抑制载波调制模块400的微波输入端口相连；第一光放大器，与所述单边带调制模块300相连；第二光放大器，与所述单边带抑制载波调制模块400相连；第二光耦合器200，其第二端口220与所述第一光放大器相连，第三端口230与所述第二光放大器相连；布里渊随机光纤激光器腔500，与所述第二光耦合器200的第一端口210相连；光电探测器600，与所述布里渊随机光纤激光器腔500相连；以及矢量网络分析仪700，一端与所述光电探测器600相连，另一端与所述单边带调制模块300的微波输入端口相连。在本公开实施例中，所述第一光耦合器100，包括第一端口110，第二端口120和第三端口130，所述第二光耦合器200，包括第一端口210，第二端口220和第三端口230。在本公开实施例中，所述单边带调制模块300，包括：第一相位调制器310，以及第一光滤波器320，与所述第一相位调制器310相连。在本公开实施例中，所述第一光滤波器320为可调带通滤波器，滤除所述第一相位调制器310输出信号中的下边带，只保留光载波与上边带。在本公开实施例中，所述单边带抑制载波调制模块400，包括：第二相位调制器410，以及第二光滤波器420，与所述第二相位调制器410相连。在本公开实施例中，所述第二光滤波器420为可调带通滤波器，滤除所述第二相位调制器410输出信号中的载波和下边带，只保留上边带。在本公开实施例中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超窄单通带微波光子滤波器，包括：激光器，为可调谐激光器；第一光耦合器(100)，其第一端口(110)与所述激光器相连，用于将所述激光器输入的激光分束；单边带调制模块(300)，与所述第一光耦合器(100)的第二端口(120)相连；单边带抑制载波调制模块(400)，与所述第一光耦合器(100)的第三端口(130)相连；微波信号源，用于发射微波信号，与所述单边带抑制载波调制模块(400)的微波输入端口相连；第一光放大器，与所述单边带调制模块(300)相连；第二光放大器，与所述单边带抑制载波调制模块(400)相连；第二光耦合器(200)，其第二端口(220)与所述第一光放大器相连，第三端口(230)与所述第二光放大器相连；布里渊随机光纤激光器腔(500)，与所述第二光耦合器(200)的第一端口(210)相连；光电探测器(600)，与所述布里渊随机光纤激光器腔(500)相连；以及矢量网络分析仪(700)，一端与所述光电探测器(600)相连，另一端与所述单边带调制模块(300)的微波输入端口相连。

【技术特征摘要】
1.一种超窄单通带微波光子滤波器，包括：激光器，为可调谐激光器；第一光耦合器(100)，其第一端口(110)与所述激光器相连，用于将所述激光器输入的激光分束；单边带调制模块(300)，与所述第一光耦合器(100)的第二端口(120)相连；单边带抑制载波调制模块(400)，与所述第一光耦合器(100)的第三端口(130)相连；微波信号源，用于发射微波信号，与所述单边带抑制载波调制模块(400)的微波输入端口相连；第一光放大器，与所述单边带调制模块(300)相连；第二光放大器，与所述单边带抑制载波调制模块(400)相连；第二光耦合器(200)，其第二端口(220)与所述第一光放大器相连，第三端口(230)与所述第二光放大器相连；布里渊随机光纤激光器腔(500)，与所述第二光耦合器(200)的第一端口(210)相连；光电探测器(600)，与所述布里渊随机光纤激光器腔(500)相连；以及矢量网络分析仪(700)，一端与所述光电探测器(600)相连，另一端与所述单边带调制模块(300)的微波输入端口相连。2.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述第一光耦合器(100)，包括第一端口(110)，第二端口(120)和第三端口(130)，所述第二光耦合器(200)，包括第一端口(210)，第二端口(220)和第三端口(230)。3.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述单边带调制模块(300)，包括：第一相位调制器(310)，以及第一光滤波器(320)，与所述第一相位调制器(310)相连。4.根据权利要求3所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述第一光滤波器(320)为可调带通滤波器，滤除所述第一相位调制器(310)输出信号中的下边带，只保留光载波与上边带。5.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述单边带抑制载波调制模块(400)，包括：第二相位调制器(410)，以及第二光滤波器(420)，与所述第二相位调制器(410)相连。6.根据权利要求5所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述第二光滤波器(420)为可调带通滤波器，滤除所述第二相位调制器(410)输出信号中的载波和下边带，只保留上边带。7.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子...

【专利技术属性】
技术研发人员：文花顺，李明，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11