窄线宽高信噪比的微波信号源，属于光电子及微波光子学领域，为解决现有技术存在的宽线宽、高噪声的问题，泵浦光经偏振控制器和第一环行器进入第一四端口耦合器，一部分泵浦光进入普通单模光纤激发反向传输的第一阶斯托克斯光，另一部分泵浦光通过第一四端口耦合器和由第二四端口耦合器组成的微环结构进入第二环行器和保偏掺铒光纤组成的光反射镜，经光反射镜后返回微环结构进入由第一四端口耦合器和普通单模光纤组成的布里渊增益腔，返回的泵浦光一部分进入普通单模光纤激发反向传输的下一阶斯托克斯光，另一部分进入第一环行器后再进入耦合器，通过耦合器的信号光一部分进入光谱分析仪，另一部分进入光电探测器进行光电转换后进入频谱分析仪。
【技术实现步骤摘要】
窄线宽高信噪比的微波信号源
本专利技术属于光电子及微波光子学领域，涉及窄线宽高信噪比的微波信号源，本专利技术应用于无线通信领域。
技术介绍
伴随着移动通信的快速发展，现有的无线频谱资源已无法满足日益增加的业务需求，为解决无线频谱资源匮乏的问题，光载无线通信(ROF)被人们所提出的。光载无线通信是一种光和微波/毫米波相结合的技术，微波信号因具有很低的相位噪声、超窄线宽、高的稳定性、抗电磁干扰等优点，被认为是影响ROF系统性能的关键技术之一。目前产生微波的方法主要有利用布拉格光纤光栅对、利用啁啾光纤布里格光栅、利用Mach-Zehnder干涉仪，利用可调谐的窄线宽滤波器等，利用布里渊效应产生的双波长布里渊光纤激光器成为近期研究的热点。目前大多采用波长选择滤波器来实现波长的间隔输出，但这大大限制了其应用领域。由于双波长光纤激光器具有稳定的波长间隔，也可以用于产生微波信号，但是双波长光纤激光器中的掺铒光纤放大器(EDFA)通常会增加相位噪声和扩展微波信号的线宽，双波长光纤激光器的边模也会影响输出信号的质量。本专利技术利用受激布里渊散射效应提出一种单倍间隔输出的双波长布里渊光纤激光器，利用超窄线宽光纤激光器作为布里渊抽运源，本专利技术没有用到掺铒光纤放大器和波长选择滤波器，超窄线宽的光纤激光器作为布里渊抽运源也可以有效的减少产生微波信号的线宽，同时结构中加入了微环结构和饱和吸收体用于信号的整形、压窄线宽和吸收噪声。文章公开“Tunable microwave generation based on a Brillouin fiber ringlaser and reflected pump，，，其为 Xinhuan Feng 等人发表在 2011 (43)optics&LaserTechnology,如图1所示,该装置结构如下:线宽为500KHZ的可调谐激光器I作为布里渊抽运源，首先经过掺铒光纤2进行放大，在经过铒镱共掺光纤3进行第二次放大，放大后的信号光通过偏振控制器4后进入环行器5，通过环行器5进入分光比为9:1的耦合器6，耦合器6的一三端口连接一段长度约为20米的普通单模光纤7作为布里渊增益介质，耦合器8连接一段普通单模光纤9作为反射镜，以使信号光重新注入布里渊增益环。该技术方案采用线宽为500KHZ的可调激光器作为布里渊抽运源，经过掺铒光纤和铒镱共掺光纤的依次放大，进入布里渊增益环，在20m单模光纤中产生反向传输的斯托克斯光，从而产生由光源和斯托克斯光组成的双波长光纤激光器，对输出的双波长进行光电转换得到微波信号。该实验采用线宽为500KHZ的可调激光器作为布里渊抽运源，又经过掺铒光纤和铒镱共掺光纤的依次放大，得到线宽为600KHZ和信噪比为40dB的微波信号，不具有实用价值，掺铒光纤放大和铒镱共掺光纤放大会增大装置的体积不利于小型化且增加了装置的成本及系统复杂程度。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中基于布里渊激光器的微波信号源存在的宽线宽、高噪声、系统复杂、成本高的问题，提出了基于布里渊频移间隔单频光纤激光器的窄线宽高信噪比的微波信号源。本专利技术的技术方案:窄线宽高信噪比的微波信号源，其包括超窄线宽光纤激光器、偏振控制器、第一环行器、第一四端口耦合器、普通单模光纤、第二四端口耦合器、第二环行器、保偏掺铒光纤、三端口耦合器、光谱分析仪光电探测器、电频谱分析仪；其特征是，包括以下结构，输入部分:超窄线宽光纤激光器，其输出泵浦光；泵浦光通过偏振控制器和第一环行器进入单频双波长产生部分；单频双波长产生部分:泵浦光通过偏振控制器和第一环行器进入第一四端口耦合器，一部分泵浦光由第一四端口耦合器进入普通单模光纤激发反向传输的第一阶斯托克斯光，另一部分泵浦光通过第一四端口耦合器和由第二四端口耦合器组成的微环结构进入第二环行器和保偏掺铒光纤组成的光反射镜，泵浦光通过光反射镜后返回由第二四端口耦合器组成的微环结构进入由第一四端口耦合器和普通单模光纤组成的布里渊增益腔，返回的泵浦光一部分进入普通单模光纤激发反向传输的下一阶斯托克斯光，另一部分进入第一环行器后再进入耦合器，通过耦合器的信号光一部分进入光谱分析仪进行观测，另一部分进入光电探测器进行光电转换后进入频谱分析仪进行观测，由泵浦光产生的反向传输斯托克斯光如果满足阈值条件会作为泵浦光再次进入布里渊增益环激发其下一阶斯托克斯光，此过程持续进行直到不能满足布里渊阈值条件为止；双波长拍频部分:由单频双波长产生部分得到双波长激光输出经过三端口耦合器到达光电探测器进行拍频得到窄线宽高频的微波信号，最后由电频谱仪测量所得微波信号。本专利技术的有益效果是:本专利技术并未采用掺铒光纤放大结构，有效的避免了微波信号的展宽，同时通过加入微环结构和饱和吸收体，可以有效的用于信号的整形、压窄线宽和吸收噪声。所设计的结构通过调节偏振控制器，产生信噪比高的双波长激光输出信号，通过对信噪比高的双波长输出信号进行光电转换，从而得到信噪比高的微波信号输出。本专利技术采用IOm普通单模光纤作为增益介质，减少了谐振腔腔长，使得纵模间隔与布里渊增益谱相近，从而实现布里渊激光器单纵模运行，得到的微波信号的线宽在IOkHz以内，同时也减少了装置的体积，易小型化。在本专利技术结构中，选择IOm单模光纤是经过设计优化的结果:单模光纤若大于10m，则纵模间隔小于布里渊增益谱，将出现多纵模光输出；单模光纤若小于10m，则根据本专利技术结构中的泵浦功率，将不能提供稳定的双波长布里渊激光。本专利技术布里渊腔采用准8字环形式，以IOm普通单模光纤作为增益介质，实现布里渊频移间隔的单频激光输出，并通过高速光电探测器实现高频微波信号的输出，3dB线宽在IOkHz以内，信噪比50dB以上，而多纵模激光拍频所得线宽在MHz级别，同时本专利技术在结构中加入微环结构和饱和吸收体用于信号的整形、压窄线宽和吸收噪声。所以相比现有的基于多波长布里渊激光器的微波信号源，微波信号的质量有大幅提升，达到实用要求。另外本专利技术所设计的结构可以产生信噪比很高的双波长激光输出信号，通过拍频所得到的微波信号也具有很高的信燥比，且本专利技术结构更加紧凑、简单，易于封装。本专利技术将在无线通信、微波光子学领域具有更大的应用潜力。【附图说明】图1为现有技术利用多波长布里渊激光器产生微波信号的装置的示意图。图2为本专利技术窄线宽高信噪比的微波信号源的结构示意图。图3为本专利技术实施间隔0.0858nm的布里渊频移间隔激光光谱图。图4为本专利技术实施10.707GHz的微波信号频谱图。图5为本专利技术实施10.707GHz的微波信号线宽测试图。图6为本专利技术实施10.707GHz的微波信号频率及功率变化图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图2所示，窄线宽高信噪比的微波信号源，其包括超窄线宽光纤激光器11、偏振控制器12、第一环行器13、第一四端口耦合器14、普通单模光纤15、第二四端口耦合器16、第二环行器17、保偏掺铒光纤18、三端口耦合器19、光电探测器20、电频谱仪21和光谱分析仪22。该信号源结构可分为三个部分，即输入部分、单频双波长产生部分和双波长拍频部分。输入部分:超窄线宽光纤激光器11，其输出泵浦光。泵浦光通过偏振控制器12和第一环行器13进入单频双波长产生部分。单频双本文档来自技高网...
【技术保护点】
窄线宽高信噪比的微波信号源，其特征是，包括以下结构，输入部分：超窄线宽光纤激光器(11)，其输出泵浦光；泵浦光通过偏振控制器(12)和第一环行器(13)进入单频双波长产生部分；单频双波长产生部分：泵浦光通过偏振控制器(12)和第一环行器(13)进入第一四端口耦合器(14)，一部分泵浦光由第一四端口耦合器(14)进入普通单模光纤(15)激发反向传输的第一阶斯托克斯光，另一部分泵浦光通过第一四端口耦合器(14)和由第二四端口耦合器(16)组成的微环结构进入第二环行器(17)和保偏掺铒光纤(18)组成的光反射镜，泵浦光通过光反射镜后返回由第二四端口耦合器(16)组成的微环结构进入由第一四端口耦合器(14)和普通单模光纤(15)组成的布里渊增益腔，返回的泵浦光一部分进入普通单模光纤激发反向传输的下一阶斯托克斯光，另一部分进入第一环行器(13)后再进入耦合器(19)，通过耦合器(19)的信号光一部分进入光谱分析仪进行观测，另一部分进入光电探测器(20)进行光电转换后进入频谱分析仪(21)进行观测，由泵浦光产生的反向传输斯托克斯光如果满足阈值条件会作为泵浦光再次进入布里渊增益环激发其下一阶斯托克斯光，此过程持续进行直到不能满足布里渊阈值条件为止；双波长拍频部分：由单频双波长产生部分得到双波长激光输出经过三端口耦合器(19)到达光电探测器(20)进行拍频得到窄线宽高频的微波信号，最后由电频谱仪(21)测量所得微波信号。...
【技术特征摘要】
1.窄线宽高信噪比的微波信号源，其特征是，包括以下结构， 输入部分: 超窄线宽光纤激光器(11)，其输出泵浦光； 泵浦光通过偏振控制器(12)和第一环行器(13)进入单频双波长产生部分； 单频双波长产生部分: 泵浦光通过偏振控制器(12)和第一环行器(13)进入第一四端口耦合器(14)，一部分泵浦光由第一四端口耦合器(14)进入普通单模光纤(15)激发反向传输的第一阶斯托克斯光，另一部分泵浦光通过第一四端口耦合器(14)和由第二四端口耦合器(16)组成的微环结构进入第二环行器(17)和保偏掺铒光纤(18)组成的光反射镜，泵浦光通过光反射镜后返回由第二四端口耦合器(16)组成的微环结构进入由第一四端口耦合器(14)和普通单模光纤(15)组成的布里渊增益腔，返回的泵浦光一部分进入普通单模光纤激发反向传输的下一阶斯托克斯光，另一部分进入第一环行器(13)后再进入耦合器(19)，通过耦合器(19)的信号光一部分进入光谱分析仪进行观测，另一部分进入光电探测器(20)进行光电转换后进入频谱分析仪(21)进行观测，由泵浦光产生的反向传输斯托克斯光如果满足阈值条件会作为泵浦光再次进入布里渊增益环激发其下一阶斯托克斯光，此过程持续进行直到不能满足布里渊阈值条件为止； 双波长拍频部分:由单频双波...
【专利技术属性】
技术研发人员：王天枢，贾青松，张鹏，马万卓，张靓，姜会林，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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