基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，包括：一双平行马赫曾德调制器，包括：两个平行的马赫曾德调制器，位于两个支路臂上；一相位调制器，位于主臂上，用来控制两个支路臂之间的相位差；一三通道直流电压源，包括三个直流电压输出端，用以产生直流电压，并分别控制两个平行的马赫曾德调制器和相位调制器的偏置电压；一光放大器，将双平行马赫曾德调制器输出的激光放大；一可调谐光带通滤波器，其带宽和中心可调谐，对光放大器输出的激光进行滤波；以及一光电探测器，将可调谐光带通滤波器滤波后输出的光信号转换成微波信号并输出。可实现在低通和带通之间的灵活切换，结构简单，并且带宽和中心波长可在宽带内连续调谐。

Microwave photonic filter based on dual parallel Maher Ceng De modulator

The invention discloses a microwave photonic filter, double parallel modulator based on Maher Ceng De includes a pair of parallel Maher Ceng De modulator: two parallel Maher Ceng De modulator, located in two branch arm; a phase modulator, is located in the main arm, used to control the phase between the two branch arm; 13 channel DC voltage source, including three output DC voltage terminal to generate DC voltage, bias voltage and control respectively the two parallel Maher Ceng De modulator and phase modulator; an optical amplifier, two parallel laser Maher Ceng De modulator output amplifier; a tunable optical band-pass filter, the bandwidth and center the tuning of optical amplifiers, laser output filter; and a photoelectric detector, optical signal conversion to tunable optical band-pass filter output Microwave signal and output. The flexible switching between lowpass and bandpass can be realized, the structure is simple, and the bandwidth and the central wavelength can be continuously tuned in the broadband.

【技术实现步骤摘要】
基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器
本公开属于微波光子学
，涉及一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器。
技术介绍
近年来微波光子滤波器由于具有低损耗、高带宽、抗电磁干扰等优点，同时又具备可调谐及可重构等灵活的操作特性，因而能取代传统的电滤波器，在光载无线、微波信号产生以及高频微波信号处理等诸多领域有巨大的优势。微波光子滤波器按照调制光载波的相位、强度、幅度和偏振的调制类型可分为：相位调制型微波光子滤波器、强度调制型微波光子滤波器、幅度调制型微波光子滤波器和偏振调制型微波光子滤波器；根据滤波性能的不同，微波光子滤波器分为可调谐、可重构、可变系数以及高Q值等，随着微波光子滤波器的应用领域越来越广泛，提高其应用的灵活性、可切换性以及滤波性能具有重大意义。针对提高微波光子滤波器的可调谐、可切换性能，有研究提出一种基于受激布里渊散射的可切换可调谐微波光子滤波器，滤波器响应可在窄带带通和陷波滤波器之间切换，滤波器中心可调谐；但是该方法具有如下局限：滤波器的响应是窄带的，带宽取决于受激布里渊散射效应的带宽，仅为32MHz，仅适用于需要滤出或滤除单个波长的情形。另外也有研究提出一种基于两抽头延迟线结构的可调谐微波光子滤波器，该滤波器响应的自由光谱范围可调谐，其中心波长可快速切换；不过该方法存在如下局限：一是滤波器响应为多通道的梳状滤波器，无法适用于需要低通或者带通滤波器的情形；二是滤波器中心波长的切换时变化值是固定的，为自由光谱范围的一半，灵活性有限。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，包括：一双平行马赫曾德调制器，包括：两个平行的马赫曾德调制器，位于两个支路臂上；一相位调制器，位于主臂上，用来控制两个支路臂之间的相位差；一三通道直流电压源，包括三个直流电压输出端，用以产生直流电压，并分别控制两个平行的马赫曾德调制器和相位调制器的偏置电压；一光放大器，将双平行马赫曾德调制器输出的激光放大；一可调谐光带通滤波器，其带宽和中心可调谐，对光放大器输出的激光进行滤波；以及一光电探测器，将可调谐光带通滤波器滤波后输出的光信号转换成微波信号并输出。在本公开的一些实施例中，双平行马赫曾德调制器包括：一光输入端，用以输入激光；两个射频输入端，用以输入调制激光的微波信号；三个偏置电压输入端，与三通道直流电压源的三个直流电压输出端一一对应相连；以及光输出端，用以输出激光。在本公开的一些实施例中，两个射频输入端分别位于双平行马赫曾德调制器的两个支路臂上的两个平行的马赫曾德调制器上，并且其中一个射频输入端有微波信号的输入。在本公开的一些实施例中，三通道直流电压源产生的三路直流电压分别对应输入到三个偏置电压输入端，对应三个控制电压，分别独立控制两个平行的马赫曾德调制器和相位调制器的偏置电压；有微波信号输入的马赫曾德调制器在其中一控制电压的调节下呈现载波抑制状态，形成载波抑制光信号；与有微波信号输入的马赫曾德调制器平行的其中另一马赫曾德调制器的光载波的功率大小由另一控制电压调节。在本公开的一些实施例中，载波抑制光信号和光载波之间的相位差由三个控制电压中的其余一控制电压调节，实现低通和带通之间的切换。在本公开的一些实施例中，微波光子滤波器处于低通状态，对应的带宽为L，其中：载波抑制光信号和光载波之间的相位差为零；可调谐光带通滤波器的通带中心与光载波的波长重合；且可调谐光带通滤波器的带宽为2L。在本公开的一些实施例中，微波光子滤波器处于带通状态，对应的中心为S，带宽为2Δ，其中：载波抑制光信号和光载波之间的相位差为90°；可调谐光带通滤波器的通带中心与光载波的波长相差Δ；且可调谐光带通滤波器的带宽为2S。在本公开的一些实施例中，微波光子滤波器对应的带宽L满足：取决于双平行马赫曾德调制器和光电探测器二者中带宽较低的那一个。在本公开的一些实施例中，微波光子滤波器对应的带宽2Δ满足：取决于双平行马赫曾德调制器和光电探测器中间带宽较低的那一个。在本公开的一些实施例中，微波光子滤波器还包括：一激光器，用以产生激光，输入光输入端；以及一微波源，用以产生微波源，输入射频输入端。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，具有以下有益效果：通过利用双平行马赫曾德调制器可在强度调制和相位调制这两个工作状态中切换的特点，结合一个可调谐光带通滤波器，仅需要调控双平行马赫曾德调制器的偏置电压，便可以实现该微波光子滤波器在低通滤波器和带通滤波器之间的灵活切换，结构简单，并且带宽和中心波长可在宽带内连续调谐，同时兼具高带宽、低损耗、抗电磁干扰能力强的优点。附图说明图1为根据本公开实施例基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器的结构示意图。图2为根据本公开实施例双平行马赫曾德调制器的结构示意图。图3A-图3F为根据本公开实施例图1所示基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器的响应切换和调谐过程示意图。图3A为根据本公开实施例调节控制电压V3使载波抑制信号和光载波之间的相位差为0，进行强度调制对应的示意图。图3B为根据本公开实施例调节可调谐光带通滤波器的通带中心与光载波波长重合，调节可调谐光带通滤波器的带宽为2L对应的光谱示意图。图3C为根据本公开实施例经过图3A与图3B所示的调节后得到的带宽为L的低通滤波器的响应示意图。图3D为根据本公开实施例调节控制电压V3使载波抑制信号和光载波之间的相位差为90°，进行相位调制对应的示意图。图3E为根据本公开实施例调节可调谐光带通滤波器的通带中心与光载波波长相差Δ，调节可调谐光带通滤波器的带宽为2S对应的光谱示意图。图3F为根据本公开实施例经过图3D与图3E所示的调节后得到的中心为S，带宽为2Δ的带通滤波器的响应示意图。【符号说明】100-激光器；200-微波源；300-三通道直流电压源；400-双平行马赫曾德调制器；500-光放大器；600-可调谐光带通滤波器；700-光电探测器；1，2，3-偏置电压输入端；1’，2’，3’-直流电压输出端；V1，V2，V3-第一，第二，第三控制电压；RF1，RF2-第一、第二射频输入端。具体实施方式本公开提供了一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，通过利用双平行马赫曾德调制器可在强度调制和相位调制这两个工作状态中切换的特点，结合一个可调谐光带通滤波器，仅需要调控双平行马赫曾德调制器的偏置电压，便可以实现该微波光子滤波器在低通和带通之间的切换、可调谐，结构简单，同时兼具高带宽、低损耗、抗电磁干扰能力强的优点。为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器。图1为根据本公开实施例基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器的结构示意图。图2为根据本公开实施例双平行马赫曾德调制器的结构示意图。结合图1和图2所示，本公开基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，包括：一激光器100，用以产生激光；一微波源200，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，包括：一双平行马赫曾德调制器，包括：两个平行的马赫曾德调制器，位于两个支路臂上；一相位调制器，位于主臂上，用来控制两个支路臂之间的相位差；一三通道直流电压源，包括三个直流电压输出端，用以产生直流电压，并分别控制所述两个平行的马赫曾德调制器和所述相位调制器的偏置电压；一光放大器，将所述双平行马赫曾德调制器输出的激光放大；一可调谐光带通滤波器，其带宽和中心可调谐，对所述光放大器输出的激光进行滤波；以及一光电探测器，将所述可调谐光带通滤波器滤波后输出的光信号转换成微波信号并输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于双平行马赫曾德调制器的微波光子滤波器，包括：一双平行马赫曾德调制器，包括：两个平行的马赫曾德调制器，位于两个支路臂上；一相位调制器，位于主臂上，用来控制两个支路臂之间的相位差；一三通道直流电压源，包括三个直流电压输出端，用以产生直流电压，并分别控制所述两个平行的马赫曾德调制器和所述相位调制器的偏置电压；一光放大器，将所述双平行马赫曾德调制器输出的激光放大；一可调谐光带通滤波器，其带宽和中心可调谐，对所述光放大器输出的激光进行滤波；以及一光电探测器，将所述可调谐光带通滤波器滤波后输出的光信号转换成微波信号并输出。2.根据权利要求1所述的微波光子滤波器，其中，所述双平行马赫曾德调制器包括：一光输入端，用以输入激光；两个射频输入端，用以输入调制激光的微波信号；三个偏置电压输入端，与所述三通道直流电压源的三个直流电压输出端一一对应相连；以及光输出端，用以输出激光。3.根据权利要求2所述的微波光子滤波器，其中，所述两个射频输入端分别位于所述双平行马赫曾德调制器的两个支路臂上的两个平行的马赫曾德调制器上，并且其中一个射频输入端有所述微波信号的输入。4.根据权利要求3所述的微波光子滤波器，其中：所述三通道直流电压源产生的三路直流电压分别对应输入到所述三个偏置电压输入端，对应三个控制电压，分别独立控制所述两个平行的马赫曾德调制器和所述相位调制器的偏置电压；所述有微波信号输入的马赫曾德调制器在其中一控制电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王岭，李伟，杨成悟，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