本發(fā)明涉及微波光子學領(lǐng)域，更具體地說是一種基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器。

背景技術(shù)：

微波光子濾波器具有低損耗、高帶寬、抗電磁干擾等優(yōu)點，同時又具備可調(diào)諧及可重構(gòu)等靈活的操作特性，因而能取代傳統(tǒng)的電濾波器，在光載無線、微波信號產(chǎn)生以及高頻微波信號處理方面有巨大的優(yōu)勢。提高微波光子濾波器的調(diào)諧速度具有重大意義。然而微波光子濾波器的調(diào)諧速度往往受限于微波光子系統(tǒng)中電光調(diào)制器等器件的帶寬，如何突破這一限制是一大難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是微波光子濾波器的調(diào)諧速度受限于微波光子系統(tǒng)中電光調(diào)制器等器件的帶寬問題。

(二)技術(shù)方案

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器，包括輸入模塊、上支路模塊、下支路模塊和輸出模塊，其中：

所述輸入模塊用于產(chǎn)生光信號并將光信號發(fā)送到上支路模塊和下支路模塊，所述光信號是將微波信號調(diào)制到光載波上產(chǎn)生的；

所述上支路模塊用于對所述光信號進行時間延遲后發(fā)送到輸出模塊；

所述下支路模塊用于產(chǎn)生脈沖信號并將其和所述光信號合束后進行交叉偏振調(diào)制得到的微波信號發(fā)送到輸出模塊；

所述輸出模塊用于將上支路模塊產(chǎn)生的光信號和下支路模塊產(chǎn)生的微波信號發(fā)生干涉并輸出。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述輸入模塊包括第一激光源、微光源、強度調(diào)制器和第一光耦合器；

所述強度調(diào)制器將微波源輸入的微波信號調(diào)制到第一激光源輸入的光載波上，并將已調(diào)信號輸出到第一光耦合器；所述的第一光耦合器將光信號發(fā)送到上支路模塊和下支路模塊。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述上支路模塊包括可調(diào)光延遲線和可調(diào)光衰減器；

所述可調(diào)光延遲線用于增加或減少光傳輸?shù)木嚯x，達到時間上延遲的目的；所述可調(diào)光衰減器用于控制激光的功率。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述可調(diào)光延遲線的延遲時間T滿足：F＝1/T，F(xiàn)是自由光譜范圍。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述下支路模塊包括脈沖激光源、第二光耦合器、第一偏振控制器、第二激光源、第二偏振控制器、第三光耦合器、高非線性光纖；

所述第二光耦合器用于將第一光耦合器輸出的光信號和脈沖激光源輸出的激光脈沖合束，作為控制光誘導高非線性光纖產(chǎn)生克爾效應；

所述第三光耦合器用于將第一偏振控制器輸出的控制光和第二偏振控制器輸出的探測光合束后輸出到高非線性光纖；

所述下支路模塊利用高非線性光纖中的交叉偏振調(diào)制效應對微波信號進行二進制相位編碼；

所述第二激光源產(chǎn)生的探測光為線偏振光，其光的波長和上支路模塊的不相同，調(diào)節(jié)第二偏振控制器控制探測光的偏振態(tài)，使其與高非線性光纖的慢軸成45度角，其在高非線性光纖的快軸和慢軸兩個方向上產(chǎn)生非對稱的相位調(diào)制；

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述下支路模塊還包括第三偏振控制器；

所述第三偏振控制器，用于控制所述高非線性光纖輸出激光的偏振態(tài)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述下支路模塊還包括起偏器；

所述起偏器的起偏方向與高非線性光纖的慢軸成45度角，高非線性光纖輸出的偏振調(diào)制的探測光信號被投影到起偏器的起偏方向上，被轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制信號。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述下支路模塊還包括光帶通濾波器；

所述光帶通濾波器的通帶內(nèi)是探測光，通帶外是控制光，在高非線性光纖輸出的激光中，被偏振調(diào)制的探測光信號被保留，而控制光被濾除。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述上支路模塊的光信號和下支路模塊的微波信號分別進行光域處理。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述輸出模塊包括第四光耦合器和光電探測器；

所述第四光耦合器把上支路模塊的光信號和下支路模塊的微波信號合束后輸入到光電探測器；

所述光電探測器用于將合束得到的微波信號在光電探測器里發(fā)生干涉后輸出。

(三)有益效果

本發(fā)明的基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器，利用高非線性光纖的交叉偏振調(diào)制效應，替代電光調(diào)制器，其帶寬遠遠超過電光調(diào)制器，突破了電光調(diào)制器的電子瓶頸，可對光信號進行超高速調(diào)制。利用這一優(yōu)點，本發(fā)明可實現(xiàn)對微波光子濾波器中心波長的超高速調(diào)諧。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器的模塊示意圖。

圖2是本發(fā)明基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器中心波長調(diào)諧原理示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明針對上述情況，提供了一種基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器，包括輸入模塊、上支路模塊、下支路模塊和輸出模塊，輸入模塊用于產(chǎn)生光信號并將光信號發(fā)送到上支路模塊和下支路模塊，所述光信號是將微波信號調(diào)制到光載波上產(chǎn)生的；上支路模塊用于對所述光信號進行時間延遲后發(fā)送到輸出模塊；下支路模塊用于產(chǎn)生脈沖信號并將其和所述光信號合束后進行交叉偏振調(diào)制得到的微波信號發(fā)送到輸出模塊；輸出模塊用于將上支路模塊產(chǎn)生的光信號和下支路模塊產(chǎn)生的微波信號發(fā)生干涉并輸出。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)上支路模塊的可調(diào)諧光延遲線可以改變微波光子濾波器的自由光譜范圍，調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器可以調(diào)節(jié)上支路模塊的激光功率。下支路模塊利用高非線性光纖的交叉偏振調(diào)制對微波信號進行相位編碼，從而能夠解決微波光子濾波器調(diào)諧速度的問題。

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1是本發(fā)明基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器的模塊示意圖。如圖1所示，基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器是由四個模塊構(gòu)成，分別為輸入模塊、上支路模塊、下支路模塊和輸出模塊。輸入模塊產(chǎn)生光信號并將光信號發(fā)送到上支路模塊和下支路模塊，光信號是將微波信號調(diào)制到光載波上產(chǎn)生的。上支路模塊對所述光信號進行時間延遲后發(fā)送到輸出模塊。下支路模塊產(chǎn)生脈沖信號并將其和所述光信號合束后進行交叉偏振調(diào)制得到的微波信號發(fā)送到輸出模塊。輸出模塊將上支路模塊產(chǎn)生的光信號和下支路模塊產(chǎn)生的微波信號發(fā)生干涉并輸出。

圖2是本發(fā)明基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述輸入模塊包括第一激光源1、微波源2、強度調(diào)制器3和第一光耦合器4。

第一激光源1產(chǎn)生激光，并輸出到強度調(diào)制器3的光輸入端門；

微波源2產(chǎn)生微波信號，并輸出到強度調(diào)制器3的射頻輸入端口；

強度調(diào)制器3將微波源2輸入的微波信號調(diào)制到第一激光源1輸入的光載波上，并將已調(diào)信號輸出到第一光耦合器4；

第一光耦合器4將強度調(diào)制器3輸出的光信號發(fā)送到上支路模塊和下支路模塊。上支路模塊輸出到可調(diào)光延遲線6，下支路模塊輸出到第二光耦合器8。

所述上支路模塊包括可調(diào)光延遲線6和可調(diào)光衰減器7；

可調(diào)光延遲線6用于增加或減少光傳輸?shù)木嚯x，以達到時間上延遲的目的；

可調(diào)光衰減器7用于控制上支路模塊的激光功率。

所述下支路模塊包括脈沖激光源5、第二光耦合器8、第一偏振控制器9、第二激光源10、第二偏振控制器11、第三光耦合器12、高非線性光纖13、第三偏振控制器14、起偏器15和光帶通濾波器16；

第二光耦合器8用于將第一光耦合器4輸出的光信號和脈沖激光源5輸出的激光脈沖合束，作為控制光誘導高非線性光纖13產(chǎn)生克爾效應；

第一偏振控制器9控制第二光耦合器8輸出的激光的偏振態(tài)，并將其輸出到第三光耦合器12；

第二激光源10用于輸出連續(xù)波探測光；

第二偏振控制器11控制第二激光源10輸出的探測光的偏振態(tài)；

第三光耦合器12將第一偏振控制器9輸出的控制光和第二偏振控制器11輸出的探測光合束并輸出到高非線性光纖13；

高非線性光纖13用于在控制光的作用下產(chǎn)生克爾效應，以對探測光進行交叉偏振調(diào)制；

第三偏振控制器14控制高非線性光纖13輸出的激光的偏振態(tài)；

起偏器15，其起偏方向與高非線性光纖13的慢軸成45度角，將輸入激光轉(zhuǎn)換為線偏振光并輸出到光帶通濾波器16；

光帶通濾波器16用于濾除高非線性光纖13輸出的激光中的控制光，保留探測光并輸出到第四光耦合器17。

所述輸出模塊包括第四光耦合器17和光電探測器18；

第四光耦合器17將上支路模塊的光信號和下支路模塊的微波信號合束后并輸出到光電探測器18；

光電探測器18用于對輸入信號進行光電轉(zhuǎn)換，生成兩個微波信號，兩微波信號干涉后從光電探測器18的射頻輸出端門輸出。

圖3是本發(fā)明基于交叉偏振調(diào)制的微波光子濾波器中心波長調(diào)諧原理示意圖。圖1中上支路模塊和下支路模塊的信號由于延時不同在輸出模塊中發(fā)生干涉，因此所述微波光子濾波器的傳輸響應為周期性的帶通濾波器形狀，其周期即為自由光譜范圍F。調(diào)節(jié)圖2中上支路模塊的可調(diào)光延遲線6，自由光譜范圍F發(fā)生改變(F＝1/T)；調(diào)節(jié)圖2中上支路模塊的可調(diào)光衰減器7，傳輸響應在帶阻位置的深度發(fā)生改變。當激光脈沖從1跳變?yōu)?時，下支路的微波信號相位發(fā)生pi相移，所述微波光子濾波器的傳輸響應發(fā)生相應變化，中心波長發(fā)生如圖3所示的波動，波動范圍為自由光譜范圍F的一半。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。