【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波光子，具体涉及基于注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的频率测量系统。
技术介绍
1、微波光子滤波器(mpf)在毫米波通信、高性能雷达、光载无线通信系统和无线局域网络中具有广泛的应用。与传统电子滤波器相比，微波光子滤波器具有低损耗、大带宽及抗电磁干扰，可调谐及可重构等优势，并逐渐发展成为高频宽带信号控制和处理的关键技术。随着高纯频谱微波信号发生、高灵敏度微波光子传感以及高分辨率微波光子雷达等前沿
对滤波器频率选择性要求的日益提升，宽带可调mpf逐渐成为近年来微波光子
研究的热点和难点。
2、迄今为止，研究人员已经提出了多种可调谐、窄带宽mpf(王文轩.陶继.黄龙.基于光注入法布里.珀罗激光器的窄带可调谐微波光子滤波器[j].中国激光，2017，44(10)：1006002.)(胡总华，聂奎营，阮毅，等.基于色散光纤环级联结构的可调谐带通微波光子滤波器[j].半导体光电，2019，40(2)：189—192.199.)。例如使用相位调制器和超结构光纤布拉格光栅(sfbg)实现的窄带、可调mpf，其3db带宽为143mhz，可调谐范围为0.4～6.4ghz(gao l.chen x f.yao j p.tunable microwave photonic filter with a flarrow andfiat—top passband[j].ieee microwave and wireless components letters，2013，23(7)：362—364.)。但在该方
技术实现思路
1、本专利技术主要实现了一种可以在单一系统中对多个待测信号的频率同时测量的系统。本专利技术提出的宽带可调的基于注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的频率测量系统，通过改变主激光器的中心波长或光功率，结合高线性度频时映射技术，实现对宽带未知频率的微波信号进行测量。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，包括可调激光光源、调制器、偏振控制器、光环形器、dfb从激光器、长光纤、色散补偿光纤、光放大器、光电探测器、电放大器、高通电滤波器、窄带通电滤波器和任意波形发生器。
4、所述的可调激光光源的输出端与调制器的光输入口连接，在经过环路信号调制器射频输入端进行调制后的光由调制器的光输出口输出并输入到偏振控制器中，经偏振控制后的光输入到光环形器的1号口并由其2号口输入到dfb从激光器中进行注入锁定，而后经过锁定后的激光再由光环形器的2号口输入并由3号口输出到长光纤和色散补偿光纤中，而后光信号输入到光电探测器的光输入口中进行拍频，拍频后的电信号输入到电放大器中进行放大，放大后的射频信号经电功分器分别输出到高通电滤波器中滤除掉低频杂波信号后与待测信号合路后输入到调制器的射频端口进行调制，以及输入到窄带通电滤波器中进行频时映射并在示波器中检测，系统中能分别在光分路器和电功分器处进行光谱和频谱检测。
5、进一步的，所述的任意波形发生器用于调谐可调激光光源的输出光功率或光波长或同时调节二者，并将周期性调谐信号同步到示波器上，调谐过程中应保持dfb从激光器最终运行状态一直保持在p1态下。
6、进一步的，所述的频率测量系统中环路时延与可调激光光源输出信号被调谐的周期为整数倍的关系，使得dfb从激光器处于次谐波调制的状态下。其中长光纤用于调节环路时延，色散补偿光纤用于调节环路色散至0。
7、进一步的，其中光放大器和电放大器用于使得环路开环增益大于1，产生周期性自激振荡，以产生周期性调频信号。其中高通电滤波器用于过滤掉低频杂波信号，以提高频谱纯净度和测频精度。
8、进一步的，所述可调激光光源和dfb从激光器的光注入系统的注入系数ζ，ζ通过任意波形发生器调节可调激光光源输出的光功率进行调节，或通过偏振控制器进行调节。
9、针对光注入半导体激光器技术的数学模型进行分析可知：注入到从半导体激光器中的光信号性质会改变从激光器的工作特性，且半导体激光器的谐振腔模式红移时会产生光学增益区，而注入光信号本身的性质主要可以由注入系数ζ和失谐频率fi这两个分别位于功率维度和频率维度的参量来进行表征。通过改变外部光注入参数，可以使从激光器呈现丰富的非线性动态输出，如单周期振荡(p1态)、倍周期振荡、混沌态、注入锁定等。当系统处于p1态时，从激光器输出的激光中心波长红移量会随着ζ和fi的变化而变化。此时的输出光谱边带示意图如图2所示，其中λm、λs和λc分别是主激光器中心波长、从激光器自由状态下中心波长和从激光器红移后的中心波长，λm与λs的频率差即为fi。
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1.注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，包括可调激光光源(1)、调制器(2)、偏振控制器(3)、光环形器(4)、DFB从激光器(5)、长光纤(6)、色散补偿光纤(7)、光放大器(8)、光电探测器(9)、电放大器(10)、高通电滤波器(11)、窄带通电滤波器(12)和任意波形发生器(13)；
2.如权利要求1所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的任意波形发生器(13)用于调谐可调激光光源(1)的输出光功率或光波长或同时调节二者，并将周期性调谐信号同步到示波器(17)上，调谐过程中应保持DFB从激光器(5)最终运行状态一直保持在P1态下。
3.如权利要求1或2所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的频率测量系统中环路时延与可调激光光源(1)输出信号被调谐的周期为整数倍的关系，使得DFB从激光器(5)处于次谐波调制的状态下；其中长光纤(6)用于调节环路时延，色散补偿光纤(7)用于调节环路色散至0。
4.如权利要求1或2所述的注入锁定激光器单周期态环路
5.如权利要求3所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的光放大器(8)和电放大器(10)用于使得环路开环增益大于1，产生周期性自激振荡，以产生周期性调频信号；其中高通电滤波器(11)用于过滤掉低频杂波信号，以提高频谱纯净度和测频精度。
6.如权利要求1或2或5所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的可调激光光源(1)和DFB从激光器(5)的光注入系统的注入系数ζ，ζ通过任意波形发生器(13)调节可调激光光源(1)输出的光功率进行调节，或通过偏振控制器(3)进行调节。
7.如权利要求3所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的可调激光光源(1)和DFB从激光器(5)的光注入系统的注入系数ζ，ζ通过任意波形发生器(13)调节可调激光光源(1)输出的光功率进行调节，或通过偏振控制器(3)进行调节。
8.如权利要求4所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的可调激光光源(1)和DFB从激光器(5)的光注入系统的注入系数ζ，ζ通过任意波形发生器(13)调节可调激光光源(1)输出的光功率进行调节，或通过偏振控制器(3)进行调节。
...【技术特征摘要】
1.注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，包括可调激光光源(1)、调制器(2)、偏振控制器(3)、光环形器(4)、dfb从激光器(5)、长光纤(6)、色散补偿光纤(7)、光放大器(8)、光电探测器(9)、电放大器(10)、高通电滤波器(11)、窄带通电滤波器(12)和任意波形发生器(13)；
2.如权利要求1所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的任意波形发生器(13)用于调谐可调激光光源(1)的输出光功率或光波长或同时调节二者，并将周期性调谐信号同步到示波器(17)上，调谐过程中应保持dfb从激光器(5)最终运行状态一直保持在p1态下。
3.如权利要求1或2所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的频率测量系统中环路时延与可调激光光源(1)输出信号被调谐的周期为整数倍的关系，使得dfb从激光器(5)处于次谐波调制的状态下；其中长光纤(6)用于调节环路时延，色散补偿光纤(7)用于调节环路色散至0。
4.如权利要求1或2所述的注入锁定激光器单周期态环路自激次谐波调制的测频系统，其特征在于，所述的光放大器(8)和电放大器(10)用于使得环路开环增益大于1，产生周期性自激振荡，以产生周期性调频信号；其中高通电滤波器(11)用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷一英，于嘉琛，胡晶晶，祖帅，赵明山，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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