微波光子相移装置及方法制造方法及图纸

一种微波光子相移装置及方法。该装置包括光学单边带信号产生器和光学滤波器，光学单边带信号产生器用于产生一光载波和一信号边带；光学滤波器包括第一上传/下载滤波器、第二上传/下载滤波器和可调光学相移器，第一上传/下载滤波器的一输出端、可调光学相移器和第二上传/下载滤波器的一输入端连接形成一条支路，第一上传/下载滤波器的另一输出端与第二上传/下载滤波器的另一输入端连接形成另一条支路，光载波通过可调光学相移器所在支路传输并产生相移，信号边带通过另一条支路传输。本发明专利技术通过可调光学相移器改变微波信号的相移，且光学滤波器的幅度和相位响应恒定，因此光学信号幅度恒定，在相移的过程中输出信号的幅度保持恒定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波光子
，更具体地设计一种微波光子相移装置及方法。
技术介绍
近20年来，由于大带宽、低损耗、抗电磁干扰等优点，采用光学方法处理微波信号的技术不断发展，并形成一门独立的微波光子技术，微波光子相移器是其中一个技术要点。采用光学滤波的方式实现微波相移是目前的一个重要方法。在2009年1月的《IEEEPhotonicTechnologyLetter》发表的“ATunableBroadbandPhotonicRFPhaseShifterBasedonaSiliconMicroringResonator”一文中，公开了一种微波相移技术。其利用马赫增德尔光学调制器产生双边带信号，利用光学滤波器滤除其中一个边带形成单边带信号，单边带信号进入直通微环滤波器，通过改变直通微环中心波长同输入信号光载波波长的相对位置来改变光载波的相移，进而实现输出微波信号的相移。然而上面的方案存在下面的问题：(1)由于微环滤波器的幅度响应在调相的时候会改变，从而导致光载波强度变化，其结果为输出信号的强度会在调相的过程中发生浮动；(2)由于相位调节范围受光学滤波器相位响应范围限制，调节范围有限。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术的主要目的在于提出一种微波光子相移装置及方法，用于解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种微波光子相移装置，包括光学单边带信号产生器和光学滤波器，其中：所述光学单边带信号产生器用于产生一光载波和一信号边带；所述光学滤波器包括第一上传/下载滤波器、第二上传/下载滤波器和一可调光学相移器，其中可调光学相移器分别与第一上传/下载滤波器的一输出端和第二上传/下载滤波器的一输入端连接而形成一条支路，第一上传/下载滤波器的另一输出端与第二上传/下载滤波器的另一输入端连接而形成另一条支路，光载波通过所述可调光学相移器所在的支路传输并产生相移，信号边带通过另一条支路传输。进一步地，上述微波光子相移装置还包括一光电探测器，用于探测第二上传/下载滤波器输出的光载波和信号边带。进一步地，所述光学单边带信号产生器、光学滤波器和光电探测器均为采用分立的元器件或其中的至少两部分集成于同一基材上。进一步地，上述第一光上传/下载滤波器和第二光上传/下载滤波器为微环滤波器、光子晶体型滤波器、光学薄膜滤波器或光纤布拉格光栅滤波器。进一步地，上述第一光上传/下载滤波器和第二上传/下载滤波器的带宽都小于微波信号的中心频率，第一光上传/下载滤波器和第二上传/下载滤波器的中心波长都与所述光载波的波长相等。进一步地，所述光学单边带信号产生器为连续光激光器和外部调制器的组合，或者为连续光激光器、外部调制器和光学滤波器的组合，或者为直接调制激光器。进一步地，所述外部调制器为马赫增德尔型调制器、微环调制器、耦合器型调制器和嵌套的马赫增德尔型调制器中的任一种。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术还提出了一种微波光子相移方法，包括以下步骤：步骤1、光学单边带信号产生器产生一光载波和一信号边带；步骤2、光载波和信号边带传输至第一上传/下载滤波器并由第一上传/下载滤波器输出；步骤3、光载波通过由第一上传/下载滤波器的一输出端、可调光学相移器和第二上传/下载滤波器的一输入端连接形成的一条支路传输至第二上传/下载滤波器，并经由可调光学相移器产生一相移；信号边带通过由第一上传/下载滤波器的另一输出端和第二上传/下载滤波器的另一输入端连接形成的另一条支路传输至第二上传/下载滤波器；步骤4、光电探测器探测由所述第二上传/下载滤波器输出的光载波和信号边带。进一步地，上述第一光上传/下载滤波器和第二光上传/下载滤波器为微环滤波器、光子晶体型滤波器、光学薄膜滤波器或光纤布拉格光栅滤波器中任意一种。进一步地，上述第一光上传/下载滤波器和第二上传/下载滤波器的带宽都小于微波信号的中心频率，第一光上传/下载滤波器和第二上传/下载滤波器的中心波长都与所述光载波的波长相等。基于上述技术方案可知，本专利技术的微波光子相移装置及方法具有以下有益效果：1、本专利技术中光载波先上传到可调光学相移器经过可调光学相移器后再下载回到干路，整个方案中通过调节可调光学相移器的相移来改变输出微波信号的相移，且光学滤波器的幅度和相位响应没有发生变化，因此光学信号的幅度没有改变，从而在相移的过程中使得输出信号的幅度保持恒定；2、本专利技术中微波相移调节范围由可调光学相移器的调节范围决定，而可调光学相移器的调节范围在技术上没有限制，从而可以拓宽微波光子相移器的相移范围。附图说明图1是本专利技术提出的微波光子相移装置的结构示意图；图2是本专利技术一实施例提出的微波光子相移装置的结构示意图；图3(a)是图2所示微波光子相移装置中微环滤波器的干路端输入干路端输出时的频率响应谱线；图3(b)是图2所示微波光子相移装置中微环滤波器的上传端输入干路输出或者说干路端输入下载端输出时的频率响应谱线；图4(a)是图2所示微波光子相移器工作过程中，光学相移与输出微波信号相移的关系示意图；图4(b)是图2所示微波光子相移器工作过程中，光学相移与输出微波信号强度的关系示意图。【附图标记说明】1-光学单边带信号产生器；2-光学滤波器；3-第一光上传/下载滤波器；4-第二光上传/下载滤波器；5-可调光学相移器；6-光电探测器；7-连续光激光器；8-马赫增德尔调制器；9-上传/下载第一微环滤波器；10-上传/下载第二微环滤波器；3-1-第一光上传下载滤波器的干路输入端；3-2-第一光上传-下载滤波器的干路输出端；3-3-第一光上传下载滤波器的上传输出端；4-1-第二光上传下载滤波器的干路输入端；4-2-第二光上传下载滤波器的下载输入端；4-3-第二光上传下载滤波器的干路输出端。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。两个频率不同的光波之间拍频可以产生微波信号，其中光波的强度决定了微波信号的强度，而光波之间的相位决定了微波信号的相位。本专利技术的目的在于改变两个光波信号之间的相位，同时又不改变这两个光波信号的强度，这样就可以在进行微波调相的同时又不会引入信号强度的浮动。且输出的微波的相位调节范围由可大范围调节的光学相移器的调节范围决定，从而可拓宽微波光子相位调节范围。本专利技术提出的微波光子相移装置，工作原理如下：首先微波信号注入光学单边带信号产生器1，光学单边带信号产生器1会产生两个频率不同的光波，其中一个是光源自身提供的光载波，另外一个是由于微波信号作用而产生的信号边带；光载波和信号边带同时进入第一光上传/下载滤波器3的干路输入端3-1，其中光载波通过第一光上传/下载滤波器的上传输出端3-3达到可调光学相移器5，从而对光载波的相位进行调节，调节相位后的光载波通过第二光上传下载滤波器4的下载输入端4-2回到干路输出端4-3；其中信号边带先从第一光上传/下载滤波器3的干路输出端3-2输出，经过第二光上传/下载滤波器4的干路输入端4-1从干路输出端4-3输出。最后，光载波和信号边带在第二光上传/下载滤波器4的干路输出端4-3共同输出，并且在光探测器6上产生拍频信号，还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波光子相移装置，包括光学单边带信号产生器和光学滤波器，其特征在于：所述光学单边带信号产生器用于产生一光载波和一信号边带；所述光学滤波器包括第一上传/下载滤波器、第二上传/下载滤波器和一可调光学相移器，其中所述可调光学相移器分别与所述第一上传/下载滤波器的一输出端和第二上传/下载滤波器的一输入端连接而形成一条支路，所述第一上传/下载滤波器的另一输出端与所述第二上传/下载滤波器的另一输入端连接而形成另一条支路，所述光载波通过所述可调光学相移器所在的支路传输并产生相移，所述信号边带通过另一条支路传输。

【技术特征摘要】
1.一种微波光子相移装置，包括光学单边带信号产生器和光学滤波器，其特征在于：所述光学单边带信号产生器用于产生一光载波和一信号边带；所述光学滤波器包括第一上传/下载滤波器、第二上传/下载滤波器和一可调光学相移器，其中所述可调光学相移器分别与所述第一上传/下载滤波器的一输出端和第二上传/下载滤波器的一输入端连接而形成一条支路，所述第一上传/下载滤波器的另一输出端与所述第二上传/下载滤波器的另一输入端连接而形成另一条支路，所述光载波通过所述可调光学相移器所在的支路传输并产生相移，所述信号边带通过另一条支路传输。2.如权利要求1所述的微波光子相移装置，其特征在于，还包括一光电探测器，与所述第二上传/下载滤波器连接，用于探测所述第二上传/下载滤波器输出的光载波和信号边带。3.如权利要求2所述的微波光子相移装置，其特征在于，所述光学单边带信号产生器、光学滤波器和光电探测器均采用分立的元器件或其中的至少两部分集成于同一基材上。4.如权利要求1所述的微波光子相移装置，其特征在于，所述第一光上传/下载滤波器和第二光上传/下载滤波器为微环滤波器、光子晶体型滤波器、光学薄膜滤波器或光纤布拉格光栅滤波器。5.如权利要求1所述的微波光子相移装置，其特征在于，所述第一光上传/下载滤波器和第二上传/下载滤波器的带宽都小于微波信号的中心频率，第一光上传/下载滤波器和第二上传/下载滤波器的中心波长都与所述光载波的波长相等。6.如权利要求1所述的微波光子相移装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：余胜，储涛，
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