一种基于波长可调谐激光器的复系数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波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其实现了在整个自由频谱范围内的连续调谐。该微波光子滤波器包括可调谐多波长光纤激光器、3dB耦合器、双边带载波抑制调制器、掺饵光纤放大器、光学单边带调制器、第三单模光纤、环形器、光电探测器和矢量网络分析仪。以多波长激光信号作为微波光子滤波器的抽头光源，利用受激布里渊效应实现了滤波器在整个自由频谱范围内连续调谐的过程中，其通带形状及通带带宽始终保持不变。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器
本专利技术涉及微波光子滤波器领域，具体是一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器。
技术介绍
相比于传统的电子滤波器处理微波信号的方法，微波光子滤波器能在光域上实现对微波信号的处理，该滤波器损耗低，带宽大，体积小，并且具有很好的抗电磁干扰能力。正系数的微波光子滤波器只能实现低通滤波，而负系数和复系数的微波光子滤波器能够实现带通滤波。由于复系数滤波器不仅能够实现中心频率的连续可调谐，而且还能使频率响应特性保持不变。尽管负系数微波光子滤波器已经克服了正系数微波光子滤波器只能在非相干域上实现低通滤波这一限制，但其在进行中心频率调谐时仍会使滤波器频率响应的形状发生改变。根据传统滤波器和数字滤波器设计理论可知，复系数抽头的滤波器在调谐的同时亦可以保证频率响应不变。实现多抽头的复系数微波光子滤波器有利于提高滤波器的Q值，使其具有良好的频率选择特性。传统的多波长光源主要是光谱切割宽带光源或激光阵列。利用光谱切割宽带光源作为抽头光源会对滤波器引入噪声，影响滤波器的性能，而激光阵列作为抽头光源会导致滤波器的成本陡增。本专利技术使用基于高掺杂铒纤的可调谐多波长光纤激光器所产生的激光信号为微波光子滤波器的抽头光源，结构简单，节约成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，以解决现有微波光子滤波器的抽头光源复杂昂贵，且在调谐的同时不能保证频率响应不变的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：包括多波长光纤激光器、第一3dB光耦合器、双边带载波抑制调制器、掺饵光纤放大器、光学单边带调制器、第三单模光纤、环形器、光电探测器、矢量网络分析仪，其中多波长光纤激光器的光出射端与第一3dB光耦合器的输入端光学连接，第一3dB光耦合器有两路输出，第一3dB光耦合器一路输出与双边带载波抑制调制器输入端光学连接，双边带载波抑制调制器输出端与掺饵光纤放大器输入端光学连接，掺饵光纤放大器输出端与环形器一个端口光学连接，第一3dB光耦合器另一路输出与光学单边带调制器输入端光学连接，光学单边带调制器输出端与第三单模光纤一端光学连接，第三单模光纤另一端与环形器另一个端口光学连接，光电探测器输入端与环形器第三个端口光学连接，光电探测器输出端与矢量网络分析仪电连接；多波长光纤激光器产生的多波长光源从输出端输出后，经第一3dB耦合器被分成两部分，下支路的激光信号经光学单边带调制器后进入第三单模光纤，上支路的激光信号经双边带载波抑制调制器调制后，经环形器进入第三单模光纤中，与光学单边带调制器的载波在第三单模光纤中进行光处理，接着由环形器进入光电探测器进行光电转换，光电探测器所输出的电信号进入矢量网络分析仪进行处理分析。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：多波长光纤激光器为室温下稳定的多波长输出系统，包括泵浦源、波分复用器、高掺杂掺铒光纤、Lyot梳状滤波器、非线性光纤环形镜、产生四波混频效应的第二单模光纤、分光比为90：10的光耦合器，其中，90%的光进入非线性光纤环形镜，10%的光进入第一3dB耦合器，泵浦源、第二单模光纤各自一端分别与波分复用器输入端光学连接，波分复用器输出端与高掺杂掺铒光纤一端光学连接，高掺杂掺铒光纤另一端与Lyot梳状滤波器输入端光学连接，Lyot梳状滤波器输出端与光耦合器的输入端光学连接，光耦合器有两路输出，光耦合器一路输出作为光出射端与3dB光耦合器的输入端光学连接，光耦合器另一路输出与非线性光纤环形镜的一端光学连接，非线性光纤环形镜的另一端与第二单模光纤另一端光学连接。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：Lyot梳状滤波器由偏振隔离器、保偏光纤和偏振控制器构成，高掺杂掺铒光纤另一端与Lyot梳状滤波器中的偏振隔离器的输入端光学连接，偏振隔离器的输出端与保偏光纤一端光学连接，保偏光纤另一端与偏振控制器的一端光学连接，偏振控制器的另一端与光耦合器的输入端光学连接。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：非线性光纤环形镜10由第一单模光纤和第二3dB光耦合器构成，第一单模光纤两端分别与第二3dB光耦合器的输入、输出端光学连接，第二3dB光耦合器的输入端还与多波长光纤激光器中光耦合器另一路输出光学连接，第二3dB光耦合器的输出端还与第二单模光纤另一端光学连接。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：第一3dB耦合器的分光比为50:50。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：多波长光纤激光器中，泵浦源为980nm泵浦源，波分复用器为980nm/1550nm的波分复用器。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：多波长光纤激光器中，高掺杂掺铒光纤的型号为LIEKKITMEr80-4/125，其吸收系数在1530nm处达到80dB/m，保偏光纤的双折射系数为5.16×10-4。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：双边带载波抑制调制器的驱动频率接近光纤中的布里渊频移11GHz。所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：第三单模光纤利用光纤的色散效应实现滤波器的基本延时；双边带载波抑制调制器抑制信号的上边带和下边带作为泵浦光经环形器进入第三单模光纤中，与单边带调制的载波在第三单模光纤中产生布里渊效应；由于受激布里渊增益带宽很窄，使得仅在光载波处引入相移量，经受激布里渊效应处理的信号经光电探测器后将相移量转移到射频信号上，从而实现滤波器的复系数。本专利技术的有益效果是：1.利用新型的掺杂掺铒光纤作为增益介质，不但有效的减少了增益光纤长度，节约材料，而且减小了引入的噪声，使滤波器的性能更加稳定。2.采用多波长光纤激光器作为滤波器的抽头光源，结构简单，节约成本，通过调节偏振控制器可以调节多波长激光的输出波长个数，获得多波长激光信号，从而提高微波光子滤波器的Q值，使其具有良好的频率选择特性。3.利用非线性光纤环形镜引入了交叉相位调制效应有效的弥补了四波混频效应抑制模式竞争效果不够好的情况，进一步多波长激光信号的稳定性和功率平坦性，使滤波器的性能更加稳定。4.利用受激布里渊增益的窄带特性实现的移相器所产生的复系数易于控制，且阈值较低，所实现的复系数滤波器不仅能够实现中心频率的连续可调谐，而且还能使频率响应特性保持不变。附图说明图1是可调谐的复系数微波光子滤波器结构示意图；其中：1、泵浦源，2、波分复用器，3、高掺杂掺铒光纤，4、偏振隔离器，5、保偏光纤，6、偏振控制器，7、第一单模光纤，8、第二单模光纤，9、第二3dB光耦合器，10、非线性光纤环形镜C，11、90：10光耦合器，12、多波长光纤激光器，13、第一3dB光耦合器，14、双边带载波抑制调制器，15、掺饵光纤放大器，16、光学单边带调制器，17、第三单模光纤，18、环形器，19、光电探测器，20、矢量网络分析仪。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，参见附图1，本专利技术由波长间隔可调谐的多波长光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：包括多波长光纤激光器、第一3dB光耦合器、双边带载波抑制调制器、掺饵光纤放大器、光学单边带调制器、第三单模光纤、环形器、光电探测器、矢量网络分析仪，其中多波长光纤激光器的光出射端与第一3dB光耦合器的输入端光学连接，第一3dB光耦合器有两路输出，第一3dB光耦合器一路输出与双边带载波抑制调制器输入端光学连接，双边带载波抑制调制器输出端与掺饵光纤放大器输入端光学连接，掺饵光纤放大器输出端与环形器一个端口光学连接，第一3dB光耦合器另一路输出与光学单边带调制器输入端光学连接，光学单边带调制器输出端与第三单模光纤一端光学连接，第三单模光纤另一端与环形器另一个端口光学连接，光电探测器输入端与环形器第三个端口光学连接，光电探测器输出端与矢量网络分析仪电连接；多波长光纤激光器产生的多波长光源从输出端输出后，经第一3dB耦合器被分成两部分，下支路的激光信号经光学单边带调制器后进入第三单模光纤，上支路的激光信号经双边带载波抑制调制器调制后，经环形器进入第三单模光纤中，与光学单边带调制器的载波在第三单模光纤中进行光处理，接着由环形器进入光电探测器进行光电转换，光电探测器所输出的电信号进入矢量网络分析仪进行处理分析。...

【技术特征摘要】
1.一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：包括多波长光纤激光器、第一3dB光耦合器、双边带载波抑制调制器、掺饵光纤放大器、光学单边带调制器、第三单模光纤、环形器、光电探测器、矢量网络分析仪，其中多波长光纤激光器的光出射端与第一3dB光耦合器的输入端光学连接，第一3dB光耦合器有两路输出，第一3dB光耦合器一路输出与双边带载波抑制调制器输入端光学连接，双边带载波抑制调制器输出端与掺饵光纤放大器输入端光学连接，掺饵光纤放大器输出端与环形器一个端口光学连接，第一3dB光耦合器另一路输出与光学单边带调制器输入端光学连接，光学单边带调制器输出端与第三单模光纤一端光学连接，第三单模光纤另一端与环形器另一个端口光学连接，光电探测器输入端与环形器第三个端口光学连接，光电探测器输出端与矢量网络分析仪电连接；多波长光纤激光器产生的多波长光源从输出端输出后，经第一3dB耦合器被分成两部分，下支路的激光信号经光学单边带调制器后进入第三单模光纤，上支路的激光信号经双边带载波抑制调制器调制后，经环形器进入第三单模光纤中，与光学单边带调制器的载波在第三单模光纤中进行光处理，接着由环形器进入光电探测器进行光电转换，光电探测器所输出的电信号进入矢量网络分析仪进行处理分析。2.根据权利要求1所述的一种基于波长可调谐激光器的复系数微波光子滤波器，其特征在于：多波长光纤激光器为室温下稳定的多波长输出系统，包括泵浦源、波分复用器、高掺杂掺铒光纤、Lyot梳状滤波器、非线性光纤环形镜、产生四波混频效应的第二单模光纤、分光比为90：10的光耦合器，其中，90%的光进入非线性光纤环形镜，10%的光进入第一3dB耦合器，泵浦源、第二单模光纤各自一端分别与波分复用器输入端光学连接，波分复用器输出端与高掺杂掺铒光纤一端光学连接，高掺杂掺铒光纤另一端与Lyot梳状滤波器输入端光学连接，Lyot梳状滤波器输出端与光耦合器的输入端光学连接，光耦合器有两路输出，光耦合器一路输出作为光出射端与3dB光耦合器的输入端光学连接，光耦合器另一路输出与非线性光纤环形镜的一端光学连接，非线性光纤环形镜的另一端与第二单模光纤另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖同庆，严艺，吕晓光，牛凤文，张传凤，吴健，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34