基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置，其包括：窄线宽激光器；偏振分束器，用于将所述探测光分为两束偏振态相互垂直的探测光，并分别沿顺时针和逆时针方向传播；激光器，用于产生控制光；强度调制器，利用射频信号对所述控制光进行强度调制；光耦合器，用于将所述顺时针方向传播的探测光与所述控制光进行耦合；高非线性光纤，用于在所述强度调制后的控制光的诱导下产生交叉偏振调制效应，将所述顺时针传播的探测光进行交叉偏振调制，产生调制边带；起偏器；第一光滤波器；光电探测器，用于根据所述光滤波器输出的探测光载波和探测光产生任意波形信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波光子学
，更具体的说是一种光生任意波形技术，一种基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置。
技术介绍
近几年，基于光子技术产生任意波形微波信号吸引了广泛的关注，其中包括现代雷达和天线、射频通信系统、电子测试系统、电子对抗系统、以及全光信号处理和操纵等领域，微波技术与光子技术相互融合成为科技进步的必然趋势。基于光子技术产生任意波形微波信号一方面克服了电子技术产生任意波形微波信号的存在的电子瓶颈，另一方面充分利用了光子技术的先天优势如损耗低、重量轻、带宽大、速度快、抗电磁干扰和频率响应平坦等诸多优点，此外光子技术产生微波可以与全光网络以及光载射频系统天然兼容，实现任意波形微波信号的分布传输，有效的克服了高频任意波形微波信号的传输损耗大的问题。产生高质量的任意波形微波信号是一切微波应用的关键和基础。基于光子技术产生的任意波形微波信号的频率高达几百G甚至可以达到太赫兹频段，并且可以实现任意波形微波信号的阵列产生以及宽带扫频，大大降低了电子技术产生高频微波的成本以及体积和重量，光子技术产生任意波形微波信号实现了微波技术不可能实现的任务。基于光生微波技术产生高频任意波形微波信号克服了传统微波系统在处理速度和传输带宽等方面的严重电子瓶颈，并且产生的任意波形微波信号的频谱纯度高、相位噪声低以及具有灵活的可调谐能力。因此，基于光子技术产生高频率、高频谱纯度、宽带可调谐以及低相位噪声的任意波形微波信号具有重要的战略意义以及迫切的应用需求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置，以克服传统电子学方法在带宽、重量、体积、电磁干扰等方面的劣势，并突破电子技术产生高频任意波形微波信号的瓶颈。(二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置，该装置包括：窄线宽激光器，用于提供连续探测光；偏振分束器，用于将所述探测光分为两束偏振态相互垂直的探测光，两束偏振态相互垂直的探测光分别沿顺时针和逆时针方向传播；宽带微波源，用于产生射频信号；激光器，用于产生诱导高非线性光纤(内交叉偏振调制的控制光；强度调制器，利用所述射频信号对所述控制光进行强度调制；光耦合器，用于将所述顺时针方向传播的探测光与所述强度调制后的控制光进行耦合，并输出给高非线性光纤；高非线性光纤，用于在所述强度调制后的控制光的诱导下产生交叉偏振调制效应，将所述顺时针传播的探测光进行交叉偏振调制，产生调制边带偏振控制器，用于接收逆时针传播的探测光以及高非线性光纤输出的混合光，并调节逆时针传播的探测光载波的偏振态及相位，以及所述混合光中顺时针传播的探测光载波和调制边带的相位；起偏器，用于将所述偏振控制器输出的偏振态相互垂直的探测光投射到一个偏振方向上；第一光滤波器，用于滤除所述起偏器输出的探测光的高阶边带以及控制光；光电探测器，用于根据所述光滤波器输出的探测光载波和探测光+1、+3阶边带拍频产生基频微波信号以及三次谐波；或者根据所述探测光载波和探测光+1、+2、+3拍频产生基频、二次谐波和三次谐波。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置，由于采用全光信号处理的方案所以克服了传统电子学方法在带宽、重量、体积、电磁干扰等方面的劣势，并突破了电子技术产生高频任意波形微波信号的瓶颈。2、本专利技术提供的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置，由于利用高非线性光纤实现交叉偏振调制所以结构简单，成本低，全光处理不涉及到电光转化，响应速度快，功率损耗小，可以产生任意高频任意波形微波信号甚至可以产生太赫兹频段的微波信号，产生的微波信号为高频、宽带可调谐、形状任意，可以实现与全光网络以及光载射频网络兼容。3、由于采用全光的方法以及Sagnac环路产生任意波形微波信号，顺时针和逆时针传播的光信号将经历相同的环境变化影响，并且两个方向传播的光信号是来自于同一个光源，故其产生的任意波形微波信号的相位噪声低，频谱纯度高；同时全光的带宽与电的带宽相比几乎不受限制，故更换偏振调制器和可调谐光源为锁模激光器，用光滤波器滤出其中两个光分量，该方案可以产生太赫兹频段的任意波形；该方案的相关器件都为市场可以购买的器件，故该方案可以实现实用化，结构稳定，成本低廉。附图说明图1是本专利技术提供的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置的结构示意图；图2(A)-(B)是本专利技术提供的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置的原理示意图；图3(A)-(E)是本专利技术提供的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置产生实验结果的类似图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术提供的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括窄线宽激光器1、第一偏振控制器2、环形器3、偏振分束器4、第二偏振控制器5、光耦合器6、第三偏振控制器7、强度调制器8、宽带微波源9、可调谐激光器10、高非线性光纤11、第四偏振控制器12、第五偏振控制器13、起偏器14、光滤波器15、光电探测器16、采样示波器17、频谱分析仪18和宽带微波除频器19。其中，窄线宽激光器1用于向第一偏振控制器2提供连续探测光；第一偏振控制器2用于调节探测光的偏振态，使其输出光的偏振方向对准偏振分束器的45°方向，并提供给环形器3；环形器3用于将调节了偏振态的探测光路由到Sagnac环的偏振分束器4，同时还从Sagnac环的偏振分束器4输出的光信号路由到第五偏振控制器13；偏振分束器4用于将所述探测光分为两束偏振态相互垂直的线偏振光，两束偏振态相互垂直的线偏振光分别沿顺时针和逆时针方向传播并进入第二偏振控制器5和第四偏振控制器12；第二偏振控制器5用于调节沿顺时针方向传播的线偏振光的偏振态，使该线偏振光的偏振方向与偏振调制器的其中一个主轴成45°，并提供给光耦合器6；第四偏振控制器12用于调节沿逆时针方向传播的线偏振光的偏振态，使逆时针传播的线偏振光的偏振态可调谐，从而实现光载波功率的可调谐，并提供给高非线性光纤11；宽带微波源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置，其包括：窄线宽激光器，用于提供连续探测光；偏振分束器，用于将所述探测光分为两束偏振态相互垂直的探测光，两束偏振态相互垂直的探测光分别沿顺时针和逆时针方向传播；宽带微波源，用于产生射频信号；激光器，用于产生诱导高非线性光纤(内交叉偏振调制的控制光；强度调制器，利用所述射频信号对所述控制光进行强度调制；光耦合器，用于将所述顺时针方向传播的探测光与所述强度调制后的控制光进行耦合，并输出给高非线性光纤；高非线性光纤，用于在所述强度调制后的控制光的诱导下产生交叉偏振调制效应，将所述顺时针传播的探测光进行交叉偏振调制，产生调制边带偏振控制器，用于接收逆时针传播的探测光以及高非线性光纤输出的混合光，并调节逆时针传播的探测光载波的偏振态及相位，以及所述混合光中顺时针传播的探测光载波和调制边带的相位；起偏器，用于将所述偏振控制器输出的偏振态相互垂直的探测光投射到一个偏振方向上；第一光滤波器，用于滤除所述起偏器输出的探测光的高阶边带以及控制光；光电探测器，用于根据所述光滤波器输出的探测光载波和探测光+1、+3阶边带拍频产生基频微波信号以及三次谐波；或者根据所述探测光载波和探测光+1、+2、+3拍频产生基频、二次谐波和三次谐波。...

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号的装置，其包括：
窄线宽激光器，用于提供连续探测光；
偏振分束器，用于将所述探测光分为两束偏振态相互垂直的探测光，
两束偏振态相互垂直的探测光分别沿顺时针和逆时针方向传播；
宽带微波源，用于产生射频信号；
激光器，用于产生诱导高非线性光纤(内交叉偏振调制的控制光；
强度调制器，利用所述射频信号对所述控制光进行强度调制；
光耦合器，用于将所述顺时针方向传播的探测光与所述强度调制后的
控制光进行耦合，并输出给高非线性光纤；
高非线性光纤，用于在所述强度调制后的控制光的诱导下产生交叉偏
振调制效应，将所述顺时针传播的探测光进行交叉偏振调制，产生调制边
带
偏振控制器，用于接收逆时针传播的探测光以及高非线性光纤输出的
混合光，并调节逆时针传播的探测光载波的偏振态及相位，以及所述混合
光中顺时针传播的探测光载波和调制边带的相位；
起偏器，用于将所述偏振控制器输出的偏振态相互垂直的探测光投射
到一个偏振方向上；
第一光滤波器，用于滤除所述起偏器输出的探测光的高阶边带以及控
制光；
光电探测器，用于根据所述光滤波器输出的探测光载波和探测光+1、
+3阶边带拍频产生基频微波信号以及三次谐波；或者根据所述探测光载波
和探测光+1、+2、+3拍频产生基频、二次谐波和三次谐波。
2.根据权利要求1所述的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号
的装置，其特征在于，所述窄线宽激光器是半导体激光器或光纤激光器。
3.根据权利要求1所述的基于交叉偏振调制产生任意波形微波信号
的装置，其特征在于，还包括：
第一偏振控制器，用于调节所述窄线宽激光器输出的探测光的偏振态，

\t使其输出的探测光偏振方向对准所述偏振分束器；
第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，王文亭，孙文惠，刘建国，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