基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置和方法，利用光纤耦合器将可调激光器发出的连续光分为上下两路，一路信号经过两个并联的相位调制器调制不同的已知信号作为信号光，另一路信号经过双平行马赫增德尔调制器利用携带布里渊频移的抑制载波单边带调制信号作为泵浦光；信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生受激布里渊散射，通过两路信号的输出功率构建比较函数，建立待测信号与功率之间的对应关系，实现瞬时微波频率测量。本发明专利技术可适应不同波长下的载波光源，减少了部分光学元件的使用，通过改变相位调制信号间的频率差可以改变测量范围，实现宽带可调。实现宽带可调。实现宽带可调。

【技术实现步骤摘要】
基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置和方法


[0001]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的宽带可调瞬时微波频率测量装置和方法。

技术介绍

[0002]随着科技的高速发展，传统的电学微波频率测量技术逐渐不能满足现代宽带宽、高频率范围、高精度、瞬息多变环境的测量需求。而微波光子学结合了光信号和微波信号的优势，基于微波光子学的微波频率测量系统相比于利用传统的电子式系统，具有损耗低、工作带宽大、体积小、可重构性好、抗电磁干扰等优点。其中基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量，具有频率测量范围可调、测量范围大，并且测量误差小，再加上受激布里渊散射的窄带滤波特性，引起了人们的广泛研究。
[0003]而现有的基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量系统在测量范围和误差等方面虽然都有较大提高，但两者不能兼顾，且使用的一些光学元件较复杂，不能根据需求实现可调。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置和方法，通过调节两个相位调制器的频率差可以改变频率测量范围和误差，减少了部分光学元件的使用，降低了系统操作的复杂性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置，包括：可调激光器1、第一1
×
2光纤耦合器2、第二1
×
2光纤耦合器3、第一相位调制器4、第一微波信号源5、第一隔离器6、第一高非线性光纤7、第一环形器8、第二相位调制器9、第二微波信号源10、第二半导体光放大器11、第二高非线性光纤12、第二环形器13、第一双平行马赫增德尔调制器14、第三微波信号源15、第二双平行马赫增德尔调制器16、第四微波信号源17、半导体光放大器18、第三1
×
2光纤耦合器19、第一光电探测器20、第二光电探测器21。
[0007]其中，可调激光器1输出的光源射入到第一1
×
2光纤耦合器2中，将光源分为两路：一路通过第二1
×
2光纤耦合器3将光源又分为两路，输入到并联的第一相位调制器4和第二相位调制器9中；第一微波信号源5及第二微波信号源10输出不同频率信号对第一相位调制器4和第二相位调制器9中的信号进行调制；调制后的信号依次经过第一光隔离器6和第二光隔离器11进入到第一高非线性光纤7和第二高非线性光纤12中，作为受激布里渊散射效应的信号光；另一路输入到级联的第一双平行马赫增德尔调制器14和第二双平行马赫增德尔调制器16中；第三微波信号源15产生一个布里渊频移量的频率输入到第一双平行马赫增德尔调制器14，第四微波信号源17产生待测信号输入到第二双平行马赫增德尔调制器16；通过半导体光放大器18进行放大后的光信号进入到第三1
×
2光纤耦合器19分成两路；然后信号分别经过第一环形器8和第二环形器13作为受激布里渊散射效应的泵浦光，输入到第
一高非线性光纤7和第二高非线性光纤12中；再从第一环形器8和第二环形器13的输出端口输入到第一光电探测器20及第二光电探测器21中；测量两路输出信号的功率进行数据处理22，构建功率比较函数ACF，获取待测信号的频率信息。
[0008]作为优选，第一双平行马赫增德尔调制器14、第二双平行马赫增德尔调制器16工作在抑制载波单边带状态。
[0009]作为优选，下支路的泵浦光和上支路的信号光在高非线性光纤中相向传输，当泵浦光与信号光之间相差一个布里渊频移量时，发生受激布里渊散射，然后调制信号的光域输出表示为：
[0010][0011]其中，E
in
(t)为激光器产生的频率为f
c
的连续光；f
b
为布里渊频移量；J
n
(m)为第一类n阶贝塞尔函数，V
m
为待测信号的幅度，V
π
为电光调制器的半波电压；g(f
x
‑
f
m1,2
)表示在频率点f
x
‑
f
m1,2
处产生的增益情况，a(f
x
+2f
b
‑
f
m1,2
)表示在频率点f
x
+2f
b
‑
f
m1,2
处产生的损耗。
[0012]作为优选，所述构建功率比较函数ACF具体为：
[0013]第一光电探测器20和第二光电探测器21的信号输出功率分别为：
[0014][0015][0016]其中，f
11
＝f
x
‑
f
m1
，f
12
＝f
x
+2f
b
‑
f
m1
，f
21
＝f
x
‑
f
m2
，f
22
＝f
x
+2f
b
‑
f
m2
；待测信号在上下路发生受激布里渊散射效应时引入的增益为G(f
11
)、G(f
12
)，损耗为A(f
12
)、A(f
12
)，φ
g
(f
11
)、φ
g
(f
12
)与φ
a
(f
11
)、φ
a
(f
12
)分别为上下路受激布里渊散射效应中待测信号边带引入的相移。计算得到功率比ACF为：
[0017][0018]当输入的相位调制信号f
m1,2
已知，ACF与待测信号频率f
x
存在一一对应关系，根据两路光电探测器输出功率的比值ACF，计算得到待测信号频率f
x
。
[0019]作为优选，可调激光器1的输出信号波长λ为1460nm
‑
1630nm。
[0020]作为优选，第一1
×
2光纤耦合器2、第二1
×
2光纤耦合器3、第三1
×
2光纤耦合器19的分光比为1:1。
[0021]本专利技术提供一种基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量方法，包括以下步骤：
[0022]步骤S1，利用光纤耦合器将可调激光器发出的光源分为信号光与泵浦光，信号光分为上下两路分别通过相位调制器调制不同信号，利用携带布里渊频移的抑制载波单边带调制信号作为泵浦光；
[0023]步骤S2，信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生受激布里渊散射，通过两路不同信号的输出功率构建比较函数，建立待测信号与功率之间的对应关系，实现瞬时微波频率测量。
[0024]本专利技术具有以下技术效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置，其特征在于，包括：可调激光器(1)、第一1
×
2光纤耦合器(2)、第二1
×
2光纤耦合器(3)、第一相位调制器(4)、第一微波信号源(5)、第一隔离器(6)、第一高非线性光纤(7)、第一环形器(8)、第二相位调制器(9)、第二微波信号源(10)、第二半导体光放大器(11)、第二高非线性光纤(12)、第二环形器(13)、第一双平行马赫增德尔调制器(14)、第三微波信号源(15)、第二双平行马赫增德尔调制器(16)、第四微波信号源(17)、半导体光放大器(18)、第三1
×
2光纤耦合器(19)、第一光电探测器(20)、第二光电探测器(21)；其中，可调激光器(1)输出的光源射入到第一1
×
2光纤耦合器(2)中，将光源分为两路：一路通过第二1
×
2光纤耦合器(3)将光源又分为两路，输入到并联的第一相位调制器(4)和第二相位调制器(9)中；第一微波信号源(5)及第二微波信号源(10)输出不同频率信号对第一相位调制器(4)和第二相位调制器(9)中的信号进行调制；调制后的信号依次输入到第一光隔离器(6)和第二光隔离器(11)进入到第一高非线性光纤(7)和第二高非线性光纤(12)中，作为受激布里渊散射效应的信号光；另一路输入到级联的第一双平行马赫增德尔调制器(14)和第二双平行马赫增德尔调制器(16)中；第三微波信号源(15)产生一个布里渊频移量的频率输入到第一双平行马赫增德尔调制器(14)，第四微波信号源(17)产生待测信号输入到第二双平行马赫增德尔调制器(16)；通过半导体光放大器(18)进行放大后的光信号进入到第三1
×
2光纤耦合器(19)；然后信号分别经过第一环形器(8)和第二环形器(13)作为受激布里渊散射效应的泵浦光输入到第一高非线性光纤(7)和第二高非线性光纤(12)中；再经过第一环形器(8)和第二环形器(13)的输出端口输入到第一光电探测器(20)及第二光电探测器(21)中；测量两路输出信号的功率进行数据处理，构建功率比较函数ACF，获取待测信号的频率信息。2.如权利要求1所述的基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置，其特征在于，第一双平行马赫增德尔调制器(14)、第二双平行马赫增德尔调制器(16)工作在抑制载波单边带状态。3.如权利要求2所述的基于受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量装置，其特征在于，下支路的泵浦光和上支路的信号光在高非线性光纤中相向传输，当泵浦光与信号光之间相差一个布里渊频移量时，发生受激布里渊散射效应，此时光域输出表示为：其中，E
in
(t)为激光器产生的频率为f
c
的连续光；f
b
为布里渊频移量；待测信号频率f
x
；相位调制信号为f
m1,2
，J
n
(m)为第一类n阶贝塞尔函数，n为整数；m＝πV
m
/V
π
为调制系数，V
m
为待测信号的幅度，V π
为调制器的半波电压；G(f
x
‑
f
m1,2
)表示在频率点f
x<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家洪，廖伟洁，李英娜，赵振刚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：