一种用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器制造技术

一种基于受激布里渊散射效应、相位调制和光学滤波的用于超宽带(UWB)信号的可调谐微波光子陷波滤波器，属于微波光子学技术领域。由激光器，第一光耦合器，相位调制器，第一可调谐光滤波器，高非线性光纤，第一微波信号源，第一强度调制器，第二可调谐光滤波器，第二微波信号源，第二强度调制器，第三可调谐光滤波器，第二光耦合器，光环行器，光电探测器和矢量网络分析仪组成。本发明专利技术通过受激布里渊散射效应、相位调制和光学滤波相结合，实现用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器。通过改变泵浦光信号的数量，可以改变陷波的个数。通过改变泵浦光的频率，可以实现陷波中心频率的调谐。

A tunable microwave photonic notch filter for ultra wideband signals

A tunable microwave photon trap filter for ultra wideband (UWB) signals based on stimulated Brillouin scattering effects, phase modulation and optical filtering belongs to the field of microwave photonics. By laser, a first optical coupler, phase modulator, the first tunable optical filter, high nonlinear fiber, the first microwave signal source, first intensity modulator, second tunable optical filter, second microwave signal source, second intensity modulator, third tunable optical filter, second optical coupler, optical circulator, photoelectric detector and composition vector network analyzer. The invention realizes a tunable microwave photon notch filter for ultra wideband signals by combining stimulated Brillouin scattering effect, phase modulation and optical filtering. By changing the number of pump light signals, the number of trapped waves can be changed. The tuning of the notch center frequency can be achieved by changing the frequency of the pump light.

【技术实现步骤摘要】
一种用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器
本专利技术属于微波光子学
，具体涉及一种基于受激布里渊散射效应、相位调制和光学滤波的用于超宽带(UWB)信号的可调谐微波光子陷波滤波器。
技术介绍
2002年，美国联邦通讯委员会批准了超宽带(UltraWideBand，UWB)技术在短距无线通信领域的应用，将3.1GHz到10.6GHz这一频段开放出来作为商用。由于超宽带信号具有多径分辨能力强、传输速率高、功耗低、灵活性和机动性较好等优点，因此在传感器网络、短距离高速率无线通信和雷达等系统中得到了大量关注。在超宽带信号的标准定义中，其功率谱密度较低，因而通信距离受限，一般在几米到几十米的范围内。光载超宽带技术利用大带宽、损耗低以及成本低的光纤来提高超宽带脉冲信号的覆盖范围，对于超宽带无线通信覆盖范围的进一步提高起到了关键的作用。在超宽带信号的频带范围3.1GHz到10.6GHz内，由于存在无线局域网WLAN(5.725GHz-5.850GHz)、Wimax(3.4GHz-3.6GHz)和卫星通行(8GHz)等已经被使用的频段，为了消除这些无线通信系统之间的干扰，需要设计具有陷波特性的滤波器。目前，用于超宽带信号的陷波滤波器主要是电学滤波器，通常采用多模谐振器法、共面波导法、优化短截线法以及低通高通滤波器结合法等，但是电学滤波器普遍存在的问题是重构能力和调谐能力差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于受激布里渊散射效应、相位调制和光学滤波的用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器。本专利技术所述的用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器结构如图1所示，由激光器，第一光耦合器，相位调制器，第一可调谐光滤波器，高非线性光纤，第一微波信号源，第一强度调制器，第二可调谐光滤波器，第二微波信号源，第二强度调制器，第三可调谐光滤波器，第二光耦合器，光环行器，光电探测器和矢量网络分析仪组成。激光器发出的光信号经第一光耦合器被分成三个支路，即第一支路101、第二支路201和第三支路301；第一支路101中的光信号经相位调制器被网络分析仪输出的信号调制后送入第一可调谐光滤波器，经第一可调谐光滤波器滤波后进入高非线性光纤中，作为受激布里渊散射效应的探测光；第二支路201中的光信号经第一强度调制器被第一微波信号源输出的微波信号调制后送入到第二可调谐光滤波器中，被第二可调谐光滤波器滤出调制之后的上边带信号；第三支路301中的光信号经第二强度调制器被第二微波信号源输出的微波信号调制后送入到第三可调谐光滤波器中，被第三可调谐光滤波器滤出调制之后的上边带信号；第二可调谐光滤波器和第三可调谐光滤波器的输出信号经第二光耦合器之后进入到光环形器的1端口，然后由光环形器的2端口进入到高非线性光纤中，作为受激布里渊散射效应的泵浦光，此泵浦光和第一可调谐光滤波器输出的探测光发生受激布里渊散射效应，经受激布里渊散射效应处理的探测光信号再由光环形器的2端口输入，然后由光环形器的3端口输出，经光电探测器光电转换之后输入到网络分析仪中，从而由网络分析仪测试出本专利技术所述滤波器的频率响应。激光器输出频率为fc的光信号(连续光)，经第一光耦合器平均分成三个支路，第一支路101的光信号送入到相位调制器中作为光载波，矢量网络分析仪输出的具有一定频带宽度的待滤波的小幅微波信号通过相位调制器加载到光载波上，经相位调制器后输出相位相反、强度相等的一系列一阶上边带和下边带信号(图2(1))，相位调制器输出的信号进入到第一光滤波器滤波，第一可调谐光滤波器的中心频率设置为fc+3.75GHz，带宽设为13.7GHz，如图2(2)，经第一可调谐光滤波器滤波之后的信号(图2(3))进入到高非线性光纤中作为受激布里渊散射效应的探测光。第二支路201的光信号送入到第一强度调制器中作为光载波信号，然后通过第一强度调制器被第一微波信号源输出的频率为f1的微波信号调制，调制后输出的双边带信号经第二可调谐光滤波器后得到下边带信号fc-f1(图2(4))；第三支路301的光信号送入到第二强度调制器中作为光载波信号，然后通过第二强度调制器被第二微波信号源输出的频率为f2微波信号调制，调制后输出的双边带信号经第三可调谐光滤波器后得到下边带信号fc-f2(图2(5))。下边带信号fc-f1和fc-f2经第二光耦合器耦合后进入到光环形器的1端口，然后由光环形器的2端口进入到高非线性光纤中，作为受激布里渊散射效应的泵浦光，频率为fc-f1的泵浦光信号在频率为fc-f1+fB(fB为布里渊频移量，一般取fB＝10GHz)的频率处产生损耗谱，频率为fc-f2的泵浦光信号在频率为fc-f2+fB的频率处产生损耗谱(图2(6))；经受激布里渊散射效应处理的探测光信号再由光环形器的2端口输入，然后由光环形器的3端口输出，经光电探测器光电转换之后输入到网络分析仪中，由于相位调制器输出的一阶上、下边带信号的强度相等且相位相反，而第一可调谐光滤波器的中心频率设置为fc+3.75GHz，带宽为13.7GHz，因此网络分析仪上显示3dB带宽从3.1GHz到10.6GHz的通带响应，又因为受激布里渊散射效应，因此会产生中心频率为fB-f1和fB-f2的两个陷波(图2(7))。通过改变第一微波信号源和第二微波信号源的频率，可以改变泵浦信号fc-f1和fc-f2的频率，从而实现陷波中心频率的调节；通过增加泵浦光的支路的数量可以实现多个陷波的超宽带滤波。本专利技术选用波长为1550nm(对应频率为fc＝193.414THz)的激光器作载波光源，相位调制器的光波长为1525nm～1605nm，带宽为32GHz；网络分析仪的频率范围为40MHz～20GHz；光电探测器探测带宽为20GHz；高非线性光纤的受激布里渊增益线宽为ΓB＝30MHz，布里渊频移量fB＝10GHz，光纤长度为1000米，增益和损耗峰值为5；第一强度调制器和第二强度调制器的带宽为20GHz；第一微波信号源和第二微波信号源的输出频率范围为100kHz～20GHz；第一可调谐光滤波器、第二可调谐光滤波器和第三可调谐光滤波器的波长范围为1480～1620nm，带宽可调范围为4～80GHz，边缘陡峭度为800dB/nm。设定第一可调谐光滤波器的中心频率为197.164GHz、带宽为13.7GHz，第二可调谐光滤波器的中心频率为186.914GHz、带宽为4GHz，第三可调谐光滤波器的中心频率为189.2015GHz、带宽为4GHz，第一微波信号源的频率为6.5GHz，第二微波信号源的频率为4.2125GHz，则会产生频率从3.1GHz到10.6GHz的通带，此通带为超宽带信号的频率范围，并在中心频率为3.5GHz和5.7875GHz处产生两个陷波。本专利技术所述的微波光子陷波滤波器的特点：(1)通过受激布里渊散射效应、相位调制和光学滤波相结合，实现用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器。(2)通过改变泵浦光信号的数量，可以改变陷波的个数。(3)通过改变泵浦光的频率，可以实现陷波中心频率的调谐。附图说明图1：具有陷波功能的超宽带微波光子滤波器结构示意图；图2：超宽带微波光子陷波滤波器频谱处理示意图；图3：超宽带微波光子陷波滤波器响应曲线。具体实施方式实施例1：激光器为S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器，其特征在于：由激光器、第一光耦合器、相位调制器、第一可调谐光滤波器、高非线性光纤、第一微波信号源、第一强度调制器、第二可调谐光滤波器、第二微波信号源、第二强度调制器、第三可调谐光滤波器、第二光耦合器、光环行器、光电探测器和矢量网络分析仪组成；激光器发出的光信号经第一光耦合器被分成三个支路，即第一支路101、第二支路201和第三支路301；第一支路101中的光信号经相位调制器被网络分析仪输出的信号调制后送入第一可调谐光滤波器，经第一可调谐光滤波器滤波后进入高非线性光纤中，作为受激布里渊散射效应的探测光；第二支路201中的光信号经第一强度调制器被第一微波信号源输出的微波信号调制后送入到第二可调谐光滤波器中，被第二可调谐光滤波器滤出调制之后的上边带信号；第三支路301中的光信号经第二强度调制器被第二微波信号源输出的微波信号调制后送入到第三可调谐光滤波器中，被第三可调谐光滤波器滤出调制之后的上边带信号；第二可调谐光滤波器和第三可调谐光滤波器的输出信号经第二光耦合器之后进入到光环形器的1端口，然后由光环形器的2端口进入到高非线性光纤中，作为受激布里渊散射效应的泵浦光，此泵浦光和第一可调谐光滤波器输出的探测光发生受激布里渊散射效应，经受激布里渊散射效应处理的探测光信号再由光环形器的2端口输入，然后由光环形器的3端口输出，经光电探测器光电转换之后输入到网络分析仪中，从而由网络分析仪测试出所述滤波器的频率响应；激光器输出频率为f...

【技术特征摘要】
1.一种用于超宽带信号的可调谐微波光子陷波滤波器，其特征在于：由激光器、第一光耦合器、相位调制器、第一可调谐光滤波器、高非线性光纤、第一微波信号源、第一强度调制器、第二可调谐光滤波器、第二微波信号源、第二强度调制器、第三可调谐光滤波器、第二光耦合器、光环行器、光电探测器和矢量网络分析仪组成；激光器发出的光信号经第一光耦合器被分成三个支路，即第一支路101、第二支路201和第三支路301；第一支路101中的光信号经相位调制器被网络分析仪输出的信号调制后送入第一可调谐光滤波器，经第一可调谐光滤波器滤波后进入高非线性光纤中，作为受激布里渊散射效应的探测光；第二支路201中的光信号经第一强度调制器被第一微波信号源输出的微波信号调制后送入到第二可调谐光滤波器中，被第二可调谐光滤波器滤出调制之后的上边带信号；第三支路301中的光信号经第二强度调制器被第二微波信号源输出的微波信号调制后送入到第三可调谐光滤波器中，被第三可调谐光滤波器滤出调制之后的上边带信号；第二可调谐光滤波器和第三可调谐光滤波器的输出信号经第二光耦合器之后进入到光环形器的1端口，然后由光环形器的2端口进入到高非线性光纤中，作为受激布里渊散射效应的泵浦光，此泵浦光和第一可调谐光滤波器输出的探测光发生受激布里渊散射效应，经受激布里渊散射效应处理的探测光信号再由光环形器的2端口输入，然后由光环形器的3端口输出，经光电探测器光电转换之后输入到网络分析仪中，从而由网络分析仪测试出所述滤波器的频率响应；激光器输出频率为fc的光信号，经第一光耦合器平均分成三个支路，第一支路101的光信号送入到相位调制器中作为光载波，矢量网络分析仪输出的具有一定频带宽度的待滤波的小幅微波信号通过相位调制器加载到光载波上，经相位调制器后输出相位相反、强度相等的一系列一阶上边带和下边带信号，相位调制器输出的信号进入到第一光滤波器滤波，第一可调谐光滤波器的中心频率设置为fc+3.75GHz，带宽设为13.7GHz，经第一可调谐光滤波器滤波之后的信号进入到高非线性光纤中作为受激布里渊散射效应的探测光；第二支路201的光信号送入到第一强度调制器中作为光载波信号，然后通过第一强度调制器被第一微波信号源输出的频率为f1的微波信号调制，调制后输出的双边带信号经第二可调谐光滤波器后得到下边带信号fc-f1；第三支路301的光信号送入到第二强度调制器中作为光载波信号，然后通过第二强度调制器被第二微波信号源输出的频率为f2微波信号调制，调制后输出的双边带信号经第三可调谐光滤波器后得到下边带信号fc-f...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玮，张琪，张歆东，温善鹏，周敬然，郭文滨，沈亮，阮圣平，刘彩霞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22