基于光注入技术的双通道微波光子滤波器及滤波方法技术

本发明专利技术提供一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波器及滤波方法，基于光注入技术的双通道微波光子滤波器包括：主半导体激光器、双输出电光调制器、第一光环形器、第一从半导体激光器、第二光环形器、第二从半导体激光器和平衡探测器；主半导体激光器的输出端与双输出电光调制器的光输入端连接；双输出电光调制器的输出端分别与第一光环形器的第一接口和第二光环形器的第一接口连接；第一光环形器的第二接口与第一从半导体激光器连接，第一光环形器的第三接口与平衡探测器第一输入接口连接；第二光环形器的第二接口与第二从半导体激光器连接，第二光环形器的第三接口与平衡探测器第二输入接口连接。本发明专利技术能实现双通道宽带可调谐微波光子滤波。

Two channel microwave photon filter and filtering method based on optical injection technology

【技术实现步骤摘要】
基于光注入技术的双通道微波光子滤波器及滤波方法
本专利技术涉及微波光子
，尤其涉及一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波器及滤波方法。
技术介绍
随着科学技术的进步与发展，微波技术的应用已渗透到了科学领域的众多方面，如无线通信、全球定位系统、计算机工程、雷达探测以及卫星通信等领域。滤波器是微波信号处理的重要功能单元，在雷达、无线通信以及移动通信等领域都具有重要的应用价值。但是传统电滤波器在多通道滤波频率调谐、带宽改变等方面存在较大的局限性，导致其在高频领域的应用受到了极大的限制。除此之外，随着微波系统中通信容量的不断增大，其对信号处理的速率和带宽的要求也就愈来愈高，这就对传统多通道电滤波器的性能提出了更大的挑战。因此在这种背景条件之下，随着微波光子技术的发展，微波光子滤波器应运而生，微波光子滤波器是指经过特殊设计，实现对微波信号滤波处理的光子系统，微波光子滤波器—般用来对信号进行信道选择、消除干扰、提高信噪比。微波光子滤波器与传统电域微波滤波器相比能够在光域内对微波信号进行处理，抑制噪声并滤除杂波信号，获取所需频段的微波信号，从而实现信号选频功能，因此微波光子滤波器具有工作频率高、带宽大、抗电磁干扰能力强等优势，是未来信号处理
的重要研究方向。现有的微波光子滤波器可以通过光延迟线结构实现，但是有限脉冲响应中的固有周期性频谱效应导致了其频谱利用率比较低，只能利用其自由谱区。此外基于多抽头延迟线结构的微波光子滤波器的可调灵活性相对较差，限制了其在通信系统中的应用。除此之外，基于宽谱光源频谱切割技术以及相位调制转强度调制技术实现的微波光子滤波器，受外界物理环境的限制比较明显，不利于集成且成本较高，不适合在系统中广泛应用。在先技术[1](WangzheLi,MingLi,andJianpingYao,“ANarrow-PassbandandFrequency-TunableMicrowavePhotonicFilterBasedonPhase-ModulationtoIntensity-ModulationConversionUsingaPhase-ShiftedFiberBraggGrating,”IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,vol.60,no.5,pp.1287-1296,May.2012)中，利用相移光纤布拉格光栅实现相位调制到强度调制的转换，同时通过调节光载波的波长获取频率可调谐的窄带宽微波光子滤波器，但是受光栅陷波位置与陷波带宽固定的影响，导致滤波器通带带宽的可调谐性较差，此外该滤波器的插入损耗也较大，限制了其在通信领域的应用。在先技术[2](LiangGuo,JiejunZhang,XiangfeiChenandJianpingYao,“MicrowavePhotonicFilterWithTwoIndependentlyTunablePassbandsUsingaPhaseModulatorandanEquivalentPhase-ShiftedFiberBraggGrating,”IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,vol.62,no.2,pp.380-387,Feb.2014)中，采用相位调制器和等效相移光纤布拉格光栅，并分别在两路通道中实现相位调制到强度调制的转换，从而获取两个通带可独立调谐的双通道微波光子滤波器。但是基于此方案的微波光子滤波器的两个通道间的频率间隔较小，导致两个通带的中心频率接近，且两个通带间的频率间隔可调性较差。因此为应对现代军事与信息通信等领域对微波信号处理技术需求的提升，研制出高速率、高频段、宽带可调谐的双通道微波光子带通滤波器，是该领域亟需解决的一个问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有技术中存在的通带中心频率可调谐性较差、插损较大、成本较高，同时通带间频率间隔较小且频率间隔可调谐性较差的技术问题，提出一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波器及滤波方法，通过采用半导体激光器、双输出电光调制器、光环形器、偏振控制器、平衡探测器，在利用光注入半导体激光器技术下的非线性效应与波长选择放大特性的基础上，结合平衡差分探测技术实现了双通道宽带可调谐微波光子滤波功能。本专利技术提供了一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波器，包括：主半导体激光器、双输出电光调制器、第一光环形器、第一从半导体激光器、第二光环形器、第二从半导体激光器和平衡探测器；所述主半导体激光器的输出端与双输出电光调制器的光输入端连接；所述双输出电光调制器的射频信息输入端接入待处理微波信号；所述双输出电光调制器的输出端分别与第一光环形器的第一接口和第二光环形器的第一接口连接；所述第一光环形器的第二接口与第一从半导体激光器连接，所述第一光环形器的第三接口与平衡探测器第一输入接口连接；所述第二光环形器的第二接口与第二从半导体激光器连接，所述第二光环形器的第三接口与平衡探测器第二输入接口连接；所述平衡探测器的输出口外接检测设备。其中，所述第一从半导体激光器与第二从半导体激光器的频率不同，且低于主半导体激光器的输出频率。优选的，所述双输出电光调制器的输出端与第一光环形器之间设置第一偏振控制器。优选的，所述双输出电光调制器的输出端与第二光环形器之间设置第二偏振控制器。优选的，所述主半导体激光器的输出波长为1535-1575nm。优选的，所述第一从半导体激光器和第二从半导体激光器的输出波长均为1530-1610nm。优选的，所述双输出电光调制器的带宽为40GHz。优选的，所述平衡探测器的带宽为45GHz。对应的，本专利技术提供了一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波方法，包括以下过程：将待处理微波信号经双输出电光调制器调制后加载到主半导体激光器输出的光载波上，获得相同的包含边带信号与光载波的第一路光信号和第二路光信号；将第一路光信号通过第一光环形器注入到第一从半导体激光器，所述第一从半导体激光器对第一路光信号中位于第一预设锁定区内的边带信号进行放大，其他频率的边带信号的光功率则不变，得到放大处理后的第一路光信号；同时，将第二路光信号通过第二光环形器注入到第二从半导体激光器；所述第二从半导体激光器对第二路光信号中位于第二预设锁定区内的边带信号进行放大，其他频率的边带信号的光功率则不变，得到放大处理后的第二路光信号；将放大处理后的第一路光信号和放大处理后的第二路光信号，分别输入到平衡探测器的第一输入接口和第二输入接口中，并经过平衡探测器的差分平衡探测功能，滤除其余边带信号，实现滤波后的微波信号输出。本专利技术提供的一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波器及滤波方法，可在光域上实现对微波信号的选频与带通滤波处理，可以实现对高频微波信号的双通道滤波功能。采用双输出电光调制器将接收到的微波信号调制到主半导体激光器输出的光载波上，生成两路包含边带和光载波的信号，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波器，其特征在于，包括：主半导体激光器、双输出电光调制器、第一光环形器、第一从半导体激光器、第二光环形器、第二从半导体激光器和平衡探测器；/n所述主半导体激光器的输出端与双输出电光调制器的光输入端连接；所述双输出电光调制器的射频信息输入端接入待处理微波信号；所述双输出电光调制器的输出端分别与第一光环形器的第一接口和第二光环形器的第一接口连接；/n所述第一光环形器的第二接口与第一从半导体激光器连接，所述第一光环形器的第三接口与平衡探测器第一输入接口连接；/n所述第二光环形器的第二接口与第二从半导体激光器连接，所述第二光环形器的第三接口与平衡探测器第二输入接口连接；/n所述平衡探测器的输出口外接检测设备。/n其中，所述第一从半导体激光器与第二从半导体激光器的频率不同，且低于主半导体激光器的输出频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光注入技术的双通道微波光子滤波器，其特征在于，包括：主半导体激光器、双输出电光调制器、第一光环形器、第一从半导体激光器、第二光环形器、第二从半导体激光器和平衡探测器；
所述主半导体激光器的输出端与双输出电光调制器的光输入端连接；所述双输出电光调制器的射频信息输入端接入待处理微波信号；所述双输出电光调制器的输出端分别与第一光环形器的第一接口和第二光环形器的第一接口连接；
所述第一光环形器的第二接口与第一从半导体激光器连接，所述第一光环形器的第三接口与平衡探测器第一输入接口连接；
所述第二光环形器的第二接口与第二从半导体激光器连接，所述第二光环形器的第三接口与平衡探测器第二输入接口连接；
所述平衡探测器的输出口外接检测设备。
其中，所述第一从半导体激光器与第二从半导体激光器的频率不同，且低于主半导体激光器的输出频率。


2.根据权利要求1所述的基于光注入技术的双通道微波光子滤波器，其特征在于，所述双输出电光调制器的输出端与第一光环形器之间设置第一偏振控制器。


3.根据权利要求1所述的基于光注入技术的双通道微波光子滤波器，其特征在于，所述双输出电光调制器的输出端与第二光环形器之间设置第二偏振控制器。


4.根据权利要求1所述的基于光注入技术的双通道微波光子滤波器，其特征在于，所述主半导体激光器的输出波长为1535-1575nm。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：谷一英，赵嘉熠，胡晶晶，赵明山，韩秀友，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21