自由可调谐的双通带微波光子滤波器装置及实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光电技术领域，具体涉及基于受激布里渊散射的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置及实现方法。本发明专利技术采用一个激光器，借助布里渊吸收谱或者增益谱实现相位调制到强度调制的转换，并通过设置两个微波源的输出频率实现两个通带位置的自由设定，在整个可调谐范围内实现了窄带宽、高抑制比和高稳定性的自由可调谐双通带滤波。

Free tunable dual-band microwave photonic filter and its implementation

The invention belongs to the field of photoelectric technology, in particular to a free tunable dual-band microwave photonic filter device based on stimulated Brillouin scattering and its implementation method. The invention adopts a laser to realize the conversion from phase modulation to intensity modulation by means of Brillouin absorption spectrum or gain spectrum, and realizes the free setting of two passband positions by setting the output frequencies of two microwave sources, thus realizing the free tunable dual-passband filtering with narrow bandwidth, high rejection ratio and high stability in the whole tunable range.

【技术实现步骤摘要】
自由可调谐的双通带微波光子滤波器装置及实现方法
本专利技术涉及光电
，具体涉及基于受激布里渊散射效应的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置及实现方法。
技术介绍
传统微波滤波器通过单个或多个耦合谐振腔在电域内实现滤波，通带的调谐性差，无法满足某些射频系统对于宽频段调谐的应用需求。微波光子滤波器将电信号调制到光波上，在光域内对信号进行处理，然后再转换回电域得到滤波后的电信号，有效克服了电域微波滤波器调谐性差的问题，并且具有宽频段工作、可重构以及抗电磁干扰等优点，是解决电域微波滤波器技术瓶颈的有力替代方案之一。随着无线通信技术的飞速发展，对射频系统双频段同时工作的需求越来越迫切，例如现有的无线局域网(WLAN)就是一个典型的双频段通信系统，此外，部分射频系统要求两个工作频段可重构，因此，这就需要作为关键器件之一的微波滤波器具有两个自由可调谐的通带。相对于电域微波滤波器，微波光子滤波器在实现可调谐双通带方面同样具有显著的优势。目前，针对双通带微波光子滤波器取得了一些研究成果。2014年，LiangGao等人提出了一种基于相位调制器和等效相移布拉格光纤光栅的双通带微波光子滤波器方案(L.Gao,etal.Microwavephotonicfilterwithtwoindependentlytunablepassbandsusingaphasemodulatorandanequivalentphase-shiftedfiberBragggrating,IEEETrans.Microw.TheoryTech.2014,62(2):380-387)。该方案利用等效相移布拉格光纤光栅实现相位调制到强度调制的转换，通过调节两个激光器的工作波长，实现两个通带的自由调谐。在该结构中，两个激光器的工作波长与光栅反射谱的陷波位置之差决定了两个通带的位置，因此光源工作波长以及光栅反射谱的漂移使得通带的稳定性较差。2015年，ZuoweiXu等人提出了一种基于光谱分割和双通道光纤延迟线的可调双通带微波光子滤波器方案(Z.W.Xu,etal.Atunabledual-passbandmicrowavephotonicfilterbasedonopticalslicinganddual-pathfiberdelaylines,Opt.Commun.2015,346:10-15)。该方案利用马赫增德尔光纤干涉仪对宽谱光源进行谱分割，并利用两个不同长度的光纤延迟线实现双通带滤波，通过调节马赫增德尔光纤干涉仪两臂的长度差实现通带的调谐。该方案存在的主要问题是，通带的带宽较宽(几百MHz到几个GHz左右)，并且当调谐频率范围较大时，通带的形状和带宽会发生较大的改变，此外，两个通带不能自由调谐。2017年，ShulingHu等人提出了一种基于受激布里渊散射效应的可调双通带微波光子滤波器方案(S.L.Hu,etal.Tunabledual-passbandmicrowavephotonicfilterbasedonstimulatedBrillouinscattering,IEEEPhoton.Technol.Lett.2017,29(3):330-333)。该方案利用光载波在电光调制下产生的两个一阶边带作为双泵浦光，通过受激布里渊散射的增益谱和吸收谱打破相位调制光信号两侧相应边带的幅度平衡，完成相位调制到强度调制的转换，从而实现双通带滤波，并且通过调节加载到电光调制器上的微波信号频率可以实现双通带的调谐。该方案存在的主要问题是，在调谐过程中，两个通带始终关于布里渊频移量对应的频率对称分布，因此该方案的通带调谐灵活性较差，无法实现两个通带的自由调谐。综上所述，目前已见报道的可调谐双通带微波光子滤波器方案或多或少存在如下问题：第一，通带稳定性较差；第二，通带形状和带宽在调谐过程中发生较大的变化；第三，无法实现两个通带的自由调谐。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术方案的缺点，提出基于受激布里渊散射效应的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置及实现方法。本专利技术的技术方案：基于受激布里渊散射效应的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置及实现方法，所述装置包括包括：激光器(1)，光耦合器(2)，电光相位调制器(3)，高非线性光纤(4)，双平行马赫增德尔电光调制器(5)，直流电源(6)，第一微波源(7)，90°电桥(8)，第一掺铒光纤放大器(9)，双平行马赫增德尔电光调制器(10)，直流电源(11)，第二微波源(12)，第二掺铒光纤放大器(13)，光环行器(14)，光电探测器(15)。其特征在于，各个器件按照如下顺序进行连接：激光器(1)的输出连接光耦合器(2)的输入端，光耦合器(2)的一个输出端连接电光相位调制器(3)的光学输入端并作为信号光支路，电光相位调制器(3)的射频输入端是整个微波光子滤波器的信号输入端。电光相位调制器(3)的光学输出端连接高非线性光纤(4)的输入端，高非线性光纤(4)的输出端连接光环行器(9)的b端口。光耦合器(2)的另外一个输出端连接双平行马赫增德尔电光调制器(5)的光学输入端并作为泵浦光支路，双平行马赫增德尔电光调制器(5)的偏置电压输入端和射频信号输入端分别连接直流电源(6)的输出端和90°电桥(8)的输出端，90°电桥(8)的输入端连接第一微波源(7)的输出端，双平行马赫增德尔电光调制器(5)的光学输出端连接第一掺铒光纤放大器(9)的输入端。第一掺铒光纤放大器(9)的输出端连接双平行马赫增德尔电光调制器(10)的输入端，双平行马赫增德尔电光调制器(10)的偏置电压输入端和射频信号输入端分别连接直流电源(11)的输出端和第二微波源(12)的输出端，双平行马赫增德尔电光调制器(10)的光学输出端连接第二掺铒光纤放大器(13)的输入端。第二掺铒光纤放大器(13)的输出端连接光环形器(14)的a端口。光环行器(14)的c端口连接光电探测器(14)的光学输入端，光电探测器(15)的射频输出端是整个微波光子滤波器的信号输出端。所述基于受激布里渊散射效应的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置的实现方法，包括以下步骤：步骤1、激光器(1)输出频率为fc的直流光，经过光耦合器(2)分为两路，一路作为信号光支路，一路作为泵浦光支路；步骤2、信号光支路经过电光相位调制器(3)，被输入的微波信号所调制，相位调制后的信号光进入高非线性光纤(4)中从左到右正向传输；步骤3、泵浦光支路首先经过第一个双平行马赫增德尔电光调制器(5)，该调制器由第一微波源(7)输出的频率为f'的微波信号经过90°电桥(8)进行驱动，通过调节直流电源(6)的输出电压，使其工作在抑制载波的单边带调制模式下，从而产生如图2所示的频率上移或者下移的光载波。该光载波经过第一个第一掺铒光纤放大器(9)后进入第二个双平行马赫增德尔电光调制器(10)，该调制器由第二微波源(12)输出的频率为fm的微波信号进行驱动，通过调节直流电源(11)的输出电压，使其工作在抑制载波的双边带调制模式下，从而产生如图2所示的双泵浦光。该双泵浦光经过第二掺铒光纤放大器(13)后，由光环形器(14)的a端口输入，并由b端口输出进入高非线性光纤(4)中从右向左逆向传输；步骤4、泵浦光在高非线性光纤(4)中传输时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于受激布里渊散射的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置，其特征在于，所述自由可调谐双通带微波光子滤波器装置包括窄线宽激光器（1），光耦合器（2），电光相位调制器（3），高非线性光纤（4），双平行马赫增德尔电光调制器（5），直流电源（6），第一微波源（7），90°电桥（8），第一掺铒光纤放大器（9），双平行马赫增德尔电光调制器（10），直流电源（11），第二微波源（12），第二掺铒光纤放大器（13），光环形器（14），光电探测器（15）；各个器件按照如下顺序进行连接：激光器（1）的输出端连接光耦合器（2）的输入端，光耦合器（2）的一个输出端连接电光相位调制器（3）的光学输入端并作为信号光支路，电光相位调制器（3）的射频输入端是整个微波光子滤波器的信号输入端；电光相位调制器（3）的光学输出端连接高非线性光纤（4）的输入端，高非线性光纤（4）的输出端连接光环行器（9）的b端口；光耦合器（2）的另外一个输出端连接双平行马赫增德尔电光调制器（5）的光学输入端并作为泵浦光支路，双平行马赫增德尔电光调制器（5）的偏置电压输入端和射频信号输入端分别连接直流电源（6）的输出端和90°电桥（8）的输出端，90°电桥（8）的输入端连接第一微波源（7）的输出端，双平行马赫增德尔电光调制器（5）的光学输出端连接第一掺铒光纤放大器（9）的输入端；第一掺铒光纤放大器（9）的输出端连接双平行马赫增德尔电光调制器（10）的输入端，双平行马赫增德尔电光调制器（10）的偏置电压输入端和射频信号输入端分别连接直流电源（11）的输出端和第二微波源（12）的输出端，双平行马赫增德尔电光调制器（10）的光学输出端连接第二掺铒光纤放大器（13）的输入端；第二掺铒光纤放大器（13）的输出端连接光环形器（14）的a端口；光环行器（14）的c端口连接光电探测器（15）的光学输入端，光电探测器（15）的射频输出端是整个微波光子滤波器的信号输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于受激布里渊散射的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置，其特征在于，所述自由可调谐双通带微波光子滤波器装置包括窄线宽激光器（1），光耦合器（2），电光相位调制器（3），高非线性光纤（4），双平行马赫增德尔电光调制器（5），直流电源（6），第一微波源（7），90°电桥（8），第一掺铒光纤放大器（9），双平行马赫增德尔电光调制器（10），直流电源（11），第二微波源（12），第二掺铒光纤放大器（13），光环形器（14），光电探测器（15）；各个器件按照如下顺序进行连接：激光器（1）的输出端连接光耦合器（2）的输入端，光耦合器（2）的一个输出端连接电光相位调制器（3）的光学输入端并作为信号光支路，电光相位调制器（3）的射频输入端是整个微波光子滤波器的信号输入端；电光相位调制器（3）的光学输出端连接高非线性光纤（4）的输入端，高非线性光纤（4）的输出端连接光环行器（9）的b端口；光耦合器（2）的另外一个输出端连接双平行马赫增德尔电光调制器（5）的光学输入端并作为泵浦光支路，双平行马赫增德尔电光调制器（5）的偏置电压输入端和射频信号输入端分别连接直流电源（6）的输出端和90°电桥（8）的输出端，90°电桥（8）的输入端连接第一微波源（7）的输出端，双平行马赫增德尔电光调制器（5）的光学输出端连接第一掺铒光纤放大器（9）的输入端；第一掺铒光纤放大器（9）的输出端连接双平行马赫增德尔电光调制器（10）的输入端，双平行马赫增德尔电光调制器（10）的偏置电压输入端和射频信号输入端分别连接直流电源（11）的输出端和第二微波源（12）的输出端，双平行马赫增德尔电光调制器（10）的光学输出端连接第二掺铒光纤放大器（13）的输入端；第二掺铒光纤放大器（13）的输出端连接光环形器（14）的a端口；光环行器（14）的c端口连接光电探测器（15）的光学输入端，光电探测器（15）的射频输出端是整个微波光子滤波器的信号输出端。2.一种基于受激布里渊散射的自由可调谐双通带微波光子滤波器装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：激光器（1）输出频率为的直流光，经过光耦合器（2）分为两路，一路作为信号光支路，一路作为泵浦光支路；步骤2：信号光支路经过电光相位调制器（3），被输入的微波信号所调制，相位调制光进入高非线性光纤（4）中从左到右正向传输；步骤3：泵浦光支路首先经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾珍，张旨遥，李政凯，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51