可重构的矩形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可重构的矩形微波光子滤波器及滤波方法，其中的滤波器包括依次连接的连续可调激光源、相位调制器、掺铒光纤放大器、多微环级联芯片和光电探测器；其中，连续可调激光源用于产生光载波信号；相位调制器用于将输入端射频信号调制到光载波信号上，形成调制信号；掺铒光纤放大器用于对调制信号进行放大，并发送至多微环级联芯片进行滤波处理，获取对应的滤波信号；光电探测器用于对滤波信号进行下变频至射频频段并输出。利用上述发明专利技术能够实现性能稳定可靠的可重构射频矩形微波光子带通滤波器，且中心波长和带宽均可调节。且中心波长和带宽均可调节。且中心波长和带宽均可调节。

Reconfigurable rectangular microwave photonic filter and its filtering method

【技术实现步骤摘要】
可重构的矩形微波光子滤波器及滤波方法


[0001]本专利技术涉及滤波器
，更为具体地，涉及一种可重构的矩形微波光子滤波器及滤波方法。

技术介绍

[0002]目前，基于微环的微波光子滤波器在微波光子信号处理系统中具有重要的应用，对微波光子滤波器的性能要求越来越高。现有相关的微波光子滤波器架构主要包括两种，即直接利用带通光滤波器结构对调制到光频的微波频谱滤波，以及利用陷波光滤波器作用于调制到光频的微波频谱滤波，其后对对称于光载波分布的两调制边带再进行拍频解调。
[0003]其中，前者为实现光滤波器的低矩形系数和可重构带宽，往往需要多个微环与MZI组合形成复杂的带通光滤波器，各个组件的叠加将引入较大的片上光损耗；而后者要实现带宽的可重构，通常会采用两个带宽不同的陷波微环级联，两陷波峰分别对调制后的两边带作用，并进行拍频解调，微波带宽由两陷波峰带宽差分决定，通过调节两陷波峰的位置实现带宽可调。但是，此方法较大地受限于单个微环陷波峰形状，带宽的调节范围较小，且微波滤波响应矩形系数较差。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种可重构的矩形微波光子滤波器及滤波方法，以解决现有滤波器存在的可调范围小、结构复杂以及矩形系数较差等问题。
[0005]本专利技术提供的可重构的矩形微波光子滤波器，包括：依次连接的连续可调激光源、相位调制器、掺铒光纤放大器、多微环级联芯片和光电探测器；其中，连续可调激光源用于产生光载波信号；相位调制器用于将输入端射频信号调制到光载波信号上，形成调制信号；掺铒光纤放大器用于对调制信号进行放大，并发送至多微环级联芯片进行滤波处理，获取对应的滤波信号；光电探测器用于对滤波信号进行下变频至射频频段并输出。
[0006]此外，可选的技术方案是，调制信号包括两个边带，两个边带的幅值相等，相位相差180
°
；多微环级联芯片用于对两个边带进行过滤处理。
[0007]此外，可选的技术方案是，多微环级联芯片由至少两个微环滤波器级联而成；并且，每个微环滤波器的中心波长均可调。
[0008]此外，可选的技术方案是，微环滤波器的总数量为2N个，两个边带分别由N个微环滤波器进行滤波处理；其中，N表示正整数。
[0009]此外，可选的技术方案是，位于同一边带内的N个微环滤波器的中心波长间距相等。
[0010]此外，可选的技术方案是，两个边带上的N个微环滤波器分别在对应的边带上形成形状相同的陷波响应。
[0011]此外，可选的技术方案是，两个边带包括左边带和右边带；左边带的中心频率与光载波信号的频率的差值为f
L
，右边带的中心频率与光载波信号的频率的差值为f
R
；f
L
和f
R
的
关系表达式为：
[0012]|f
L
‑
f
R
|＝N*Δf
[0013]其中，N表示同一边带内的微环滤波器的个数，N取正整数，Δf表示位于同一边带内的N个微环滤波器的中心波长间距。
[0014]此外，可选的技术方案是，还包括设置在掺铒光纤放大器和多微环级联芯片之间的偏振控制器、设置在光电探测器与相位调制器之间的矢量网络分析仪，以及设置在多微环级联芯片上的半导体制冷温度控制器；偏振控制器用于对调制信号进行处理，并形成偏振信号并输入多微环级联芯片；矢量网络分析仪用于基于光电探测器输出的射频滤波响应信号，对可重构的矩形微波光子滤波器进行参数校准及信号测试；半导体制冷温度控制器用于对多微环级联芯片进行温度调节，以稳定多微环级联芯片的工作温度。
[0015]此外，可选的技术方案是，多微环级联芯片包括氮化硅平台、设置在氮化硅平台上的直波导，以及通过直波导连接的至少两个微环滤波器；其中，氮化硅平台的厚度为200nm，微环滤波器与直波导之间的耦合间距为1.1um，微环滤波器的直径为210um。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供一种可重构的矩形微波光子滤波方法，利用上述的可重构的矩形微波光子滤波器进行滤波；方法包括：通过连续可调激光源发射光载波信号；通过相位调制器将预设输入端射频信号调制到光载波信号上，形成调制信号，并发送至掺铒光纤放大器；通过掺铒光纤放大器对调制信号进行放大，并发送至多微环级联芯片进行滤波处理，获取对应的滤波信号；通过光电探测器对滤波信号进行下变频至射频频段并输出射频滤波响应信号。
[0017]利用上述可重构的矩形微波光子滤波器及滤波方法，通过连续可调激光源发射光载波信号之后，可通过相位调制器将预设输入端射频信号调制到光载波信号上，形成调制信号，然后发送至掺铒光纤放大器进行放大，放大后发送至多微环级联芯片进行滤波处理，获取对应的滤波信号，能够通过控制微环级联芯片内的微环滤波器的数量和中心波长，即可实现对滤波器的带宽和中心波长的重构，整体结构简单，带宽可调范围大，矩形系数质量高，性能稳定。
[0018]为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0019]通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0020]图1为根据本专利技术实施例的可重构的矩形微波光子滤波器的原理图；
[0021]图2为根据本专利技术另一实施例的可重构的矩形微波光子滤波器的原理图；
[0022]图3为根据本专利技术实施例的微环滤波器中心频率与加热功率的关系图；
[0023]图4为根据本专利技术实施例的光谱与微波频谱示意图；
[0024]图5为根据本专利技术实施例的可重构的矩形微波光子滤波方法的流程图。
[0025]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0026]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]为详细描述本专利技术的可重构的矩形微波光子滤波器及滤波方法，以下将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重构的矩形微波光子滤波器，其特征在于，包括：依次连接的连续可调激光源、相位调制器、掺铒光纤放大器、多微环级联芯片和光电探测器；其中，所述连续可调激光源用于产生光载波信号；所述相位调制器用于将输入端射频信号调制到所述光载波信号上，形成调制信号；所述掺铒光纤放大器用于对所述调制信号进行放大，并发送至所述多微环级联芯片进行滤波处理，获取对应的滤波信号；所述光电探测器用于对所述滤波信号进行下变频至射频频段并输出。2.如权利要求1所述的可重构的矩形微波光子滤波器，其特征在于，所述调制信号包括两个边带，所述两个边带的幅值相等，相位相差180
°
；所述多微环级联芯片用于对所述两个边带进行过滤处理。3.如权利要求2所述的可重构的矩形微波光子滤波器，其特征在于，所述多微环级联芯片由至少两个微环滤波器级联而成；并且，每个微环滤波器的中心波长均可调。4.如权利要求3所述的可重构的矩形微波光子滤波器，其特征在于，所述微环滤波器的总数量为2N个，所述两个边带分别由N个微环滤波器进行滤波处理；其中，N表示正整数。5.如权利要求4所述的可重构的矩形微波光子滤波器，其特征在于，位于同一边带内的N个微环滤波器的中心波长间距相等。6.如权利要求4所述的可重构的矩形微波光子滤波器，其特征在于，所述两个边带上的N个微环滤波器分别在对应的边带上形成形状相同的陷波响应。7.如权利要求4所述的可重构的矩形微波光子滤波器，其特征在于，所述两个边带包括左边带和右边带；所述左边带的中心频率与所述光载波信号的频率的差值为f
L
，所述右边带的中心频率与所述光载波信号的频率的差值为f
R
；所述f
L
和所述f
R
的关系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明华，陆子阳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：