一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法技术

本发明专利技术涉及微波光子技术领域，公开了一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法。包括以强度调制器和相位调制器的调制过程的数学模型，建立双调制器输出的多波长激光的功率参数的数学模型；将多波长激光的功率参数的数学模型在仿真软件中转化为程序模型；将光调制器的内部参数以常规取值带入程序模型，并将光调制器的外部参数根据实际使用的取值代入程序模型；根据仿真程序模型运行输出结果绘制三维图；根据三维图在三维坐标中的坐标取值，分析多波长激光幅度参数。通过仿真分析快速得到强度调制器上的RF信号的功率值PRF和外部输入到强度调制器上的偏置点控制信号的直流电压值VDC的优化设计参数，能够有效地实现基于双调制器产生的多波长激光的幅度均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法
本专利技术涉及微波光子
，特别是一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法。
技术介绍
信道化接收机是一种重要的接收机体制，能够将较宽频段内的信号划分为若干个相对较窄的子信道，实现并行的接收处理，进而可以应用于对宽带信号处理能力有较强需求的领域，例如电子对抗。电子对抗系统需要兼顾大带宽、大动态范围，信道化接收机是一种较好的解决途径。但是，常规射频体制的信道化接收机需要大量的微波滤波器和微波混频器，系统结构复杂，成本高昂，限制了其应用。近年来，国际上开展了光学信道化接收系统研究，能够有效降低系统复杂度，并提升性能。在当前具备多信道同步变频的光学信道化接收方案中，需要用到多波长激光，分别作为信号支路中的载波光和本振支路中的本振光。而多波长激光产生装置通常可以采用三种途径实现：一是采用多个不同波长的独立的单波长激光器构成阵列，这种方案的好处是设计和实现简单，但缺点也很明显：独立激光器输出的激光信号相互之间不具备相干性，无法通过相干光学变频得到高稳定、低相噪的中频信号；激光器在自由运转时波长是随时间漂移的，会导致变频后输出信号的频率也随时间漂移，从而无法准确测量输入信号频率。而如果要将数量众多的独立直流激光器通过锁相方式全部锁定到一起，实现难度非常大且稳定性差。因此，在具备多信道同步变频的光学信道化接收方案中，不采用多个独立单波长激光器构成的多波长激光产生方案。二是采用锁模激光器作为多波光激光产生装置。锁模激光器的优点是可产生的波长数量很多，利于实现更多信道的处理，且多个波长之间具有较好的相干性。但是，锁模激光器的锁模状态较易受到扰动。例如，随着激光谐振腔长度的漂移，锁模激光器输出的相邻波长之间的频率间隔会发生变化。因此，通常需要对锁模激光器进行谐振腔长度锁定，才能使多波长的频率间隔具有较好的稳定性。并且，当光学信道化处理需要构建两个不同的支路，每个支路中使用的多波长激光的频率间隔存在一定差异时，往往需要使用两个独立的锁模激光器来分别提供两个支路中的多波长激光。此时，由于两个独立锁模激光器之间通常不具备相干性，必须辅以较为复杂的相位锁定技术才能实现获得高稳定、低相噪的信道变频输出。三是采用双调制器来产生多波长激光。光调制器本身具备非线性效应，能够通过调制过程产生多个波长的激光。由于单个调制器的非线性效应不足，通常采用双调制器来予以增强。这种方案的优点是结构简单，产生的多波长激光的频率间隔取决于外部输入的射频信号频率，因此频率间隔的稳定性非常好，且便于调控。并且，这种方案需要外部注入直流激光，因此在光学信号化处理的两个支路中可以共用一个直流激光源，从而确保这两个支路的多波长激光在具有不同频率间隔的同时，又具有很好的相干性，而不需要使用复杂的锁相装置，故而成为了基于双支路多波长激光相干变频体制的光学信道化接收装置中常用的多波长激光产生方案。但是，由于双调制器所产生的多波长激光是由多个非线性边带叠加而成，通常情况下，复杂的叠加关系使得各个波长的信号功率往往存在较大的差别，如果不予以优化将导致信道化接收机的各信道之间的幅度响应不一致。针对该问题的解决途径通常是对强度调制器上加载的射频信号功率和偏置点控制电压进行调谐，此举能够改变多个非线性边带之间的幅度和相位关系，从而改变叠加后的功率，使得多波长激光的功率趋于一致。然而，由于这两个参数对于多波长激光的影响是同时并相互关联的，且参数调控的规律不显性，因此目前尚无相关的设计方法来指导这两个参数的优化设置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法，包括：步骤S1，以强度调制器和相位调制器的调制过程的数学模型，建立双调制器输出的多波长激光的功率参数的数学模型；步骤S2，将多波长激光的功率参数的数学模型在仿真软件中转化为程序模型；步骤S3，将光调制器的内部参数以常规取值带入程序模型，并将光调制器的外部参数根据实际使用的取值代入程序模型；步骤S4，根据仿真程序模型运行输出结果绘制三维图；步骤S5，根据三维图在三维坐标中的坐标取值，分析多波长激光幅度均衡性能以及对应选取的参数。进一步的，所述步骤1中，双调制器输出的第K个波长对应的激光功率的数学模型为：其中：PK代表当前为第K个波长的激光功率值；P0是直流激光器输出的单波长直流激光的功率；Jn(·)代表n阶的第一类贝塞尔函数；VDC是外部输入到强度调制器上的偏置点控制信号的直流电压值：Vπ_IM是所述强度调制器的半波电压参数，所述半波电压参数是强度调制器内部固有的物理量；PRF是外部输入到所述强度调制器上的RF信号的功率值；RIM是所述强度调制器阻抗值；PRF_PM是外部输入到相位调制器上的RF信号的功率值；RPM是所述相位调制器阻抗值；Vπ_PM是所述相位调制器的半波电压参数；上述各参数中，所述PRF和VDC是需要进行优化设计的参数；所述Vπ_IM、Vπ_PM、RIM和RPM是所述强度调制器和相位调制器的内部实际参数，由设计和生产决定；所述K、P0和PRF_PM是外部参数，通常根据实际使用中的取值进行设定。进一步的，所述步骤2中采用MATLAB仿真程序模型，将输入到强度调制器上的RF信号的功率参数PRF和偏置点控制信号的直流电压参数VDC设置为变量，所述变量的取值区间和取值步进由用户根据需要设置。进一步的，所述步骤3中，所述内部参数包括半波电压值Vπ_IM，阻抗值RIM，半波电压值Vπ_PM，阻抗值RPM。进一步的，所述步骤3中，所述外部参数包括多波长激光的波长数量K，RF信号的功率值PRF_PM，直流激光器输出的激光功率P0。进一步的，所述步骤4中，将MATLAB程序模型输出的多波长激光的功率值的最大值与最小值之差(即多波长激光的功率一致性范围)作为Z轴的取值，所述PRF参数作为X轴的取值，所述VDC参数作为Y轴的取值，在三维坐标中绘制三维图形。进一步的，所述步骤5中，采用三维图形在Z轴方向的投影高度表征多波长激光的功率一致性。进一步的，所述步骤5中，采用三维图像在Z轴上最小值处对应的XY平面上的投影区域所对应的X轴的取值表征外部输入的RF信号的功率值PRF的优化设计结果；采用三维图像在Z轴上最小值处对应的XY平面上的投影区域所对应的Y轴的取值表征外部输入的偏置点控制信号的直流电压值VDC的优化设计结果。与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本专利技术技术方案提供的方法主要是面向双调制器所产生的多波长激光的功率一致性优化，通过仿真分析快速得到强度调制器上的RF信号的功率值PRF和外部输入到强度调制器上的偏置点控制信号的直流电压值VDC的优化设计参数，使得设计人员不必在实际操作中通过遍历尝试的方法去寻找所述的优化参数取值，能够有效的提高双调制器多波长激光产生的优化效率。附图说明图1为双调制器多波长激光产生装置的组成结构示意图。图2是本专利技术双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法流程示意图。图3是本专利技术的双调制器多波长激光产生过程建模后用Matlab仿真得到的多波长的功率一致性随参数变化的三维图像。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法，其特征在于，包括：步骤S1，以强度调制器和相位调制器的调制过程的数学模型，建立双调制器输出的多波长激光的功率参数的数学模型；步骤S2，将多波长激光的功率参数的数学模型在仿真软件中转化为程序模型；步骤S3，将光调制器的内部参数以常规取值带入程序模型，并将光调制器的外部参数根据实际使用的取值代入程序模型；步骤S4，根据仿真程序模型运行输出结果绘制三维图；步骤S5，根据三维图在三维坐标中的坐标取值，分析多波长激光幅度均衡性能以及对应选取的参数。

【技术特征摘要】
1.一种双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法，其特征在于，包括：步骤S1，以强度调制器和相位调制器的调制过程的数学模型，建立双调制器输出的多波长激光的功率参数的数学模型；步骤S2，将多波长激光的功率参数的数学模型在仿真软件中转化为程序模型；步骤S3，将光调制器的内部参数以常规取值带入程序模型，并将光调制器的外部参数根据实际使用的取值代入程序模型；步骤S4，根据仿真程序模型运行输出结果绘制三维图；步骤S5，根据三维图在三维坐标中的坐标取值，分析多波长激光幅度均衡性能以及对应选取的参数。2.如权利要求1所述的双调制器多波长激光产生的幅度均衡参数仿真方法，其特征在于，所述步骤1中，双调制器输出的第K个波长对应的激光功率的数学模型为：其中：PK代表当前为第K个波长的激光功率值；P0是直流激光器输出的单波长直流激光的功率；Jn(·)代表n阶的第一类贝塞尔函数；VDC是外部输入到强度调制器上的偏置点控制信号的直流电压值：Vπ_IM是所述强度调制器的半波电压参数，所述半波电压参数是强度调制器内部固有的物理量；PRF是外部输入到所述强度调制器上的RF信号的功率值；RIM是所述强度调制器阻抗值；PRF_PM是外部输入到相位调制器上的RF信号的功率值；RPM是所述相位调制器阻抗值；Vπ_PM是所述相位调制器的半波电压参数；上述各参数中，所述PRF和VDC是需要进行优化设计的参数；所述Vπ_IM、Vπ_PM、RIM和RPM是所述强度调制器和相位调制器的内部实际参数，由设计和生产决定；所述K、P0和PRF_PM是外部参数，通常根据实际使用中的取值进行设定。3.如权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟欣，周涛，陈智宇，王茂汶，刘静娴，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51