一種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微波光子濾波器領(lǐng)域，特別是自由頻譜范圍倍增的微波光子濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波光子學(xué)作為一門新興學(xué)科，在光信號(hào)處理與微波工程之間建立了一座互通的 橋梁。微波光子學(xué)在低損耗、抗電磁干擾、寬帶處理、可重構(gòu)性與可調(diào)諧性等方面與傳統(tǒng)電 子學(xué)方法相比存在顯著優(yōu)勢(shì)，突破了電子設(shè)備的瓶頸，在近幾年吸引了更多學(xué)者的關(guān)注。光 學(xué)微波信號(hào)處理、光生微波、光控相控陣列天線、光載無線是微波光子學(xué)的不同應(yīng)用，微波 光子濾波器由于其獨(dú)特的性質(zhì)，在射電天文學(xué)與雷達(dá)系統(tǒng)中有顯著應(yīng)用。
[0003] 采用延遲線結(jié)構(gòu)的微波光子濾波器是最基本的一種濾波器結(jié)構(gòu)，多波長光源通過 光電調(diào)制器將射頻信號(hào)調(diào)制到每個(gè)光載波上，載波通過延時(shí)線部分處理，之后通過光電探 測(cè)器的非相干轉(zhuǎn)換輸出。激光器陣列作為多波長光源可實(shí)現(xiàn)濾波器的可調(diào)諧性與可重構(gòu) 性，但需要多個(gè)激光器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。多波長激光器作為光源可有效的降低微波光 子濾波器系統(tǒng)的復(fù)雜度，節(jié)約成本。對(duì)光源進(jìn)行整形可有效改善濾波器的頻率響應(yīng)，延時(shí)單 元中引入啁啾布拉格光柵可以增大自由頻譜范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的主要是解決現(xiàn)有微波光子濾波器存在的自由頻譜范圍小的問題，提 出了一種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器，在結(jié)構(gòu)中利用功率 穩(wěn)定的多波長激光器輸出作為光源，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，使用光譜整形器對(duì)輸出光源進(jìn) 行切趾，改變了光源抽頭系數(shù)。在光纖布拉格光柵陣列作為延時(shí)單元的基礎(chǔ)上，引入啁啾布 拉格光柵，利用光纖布拉格光柵陣列和啁啾布拉格光柵對(duì)延時(shí)的影響，在不改變主旁瓣抑 制比和精細(xì)度的情況下擴(kuò)大了自由頻譜范圍。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器，其特征在于： 包括多波長光纖激光器、光譜整形器、1:99光耦合器C、光譜分析器、相位調(diào)制器、射頻信號(hào) 發(fā)生器、光環(huán)形器A、啁啾布拉格光柵、光環(huán)形器B、光纖布拉格光柵陣列、光電探測(cè)器、射頻 信號(hào)分析器。
[0007] 其中，由多波長光纖激光器輸出的多波長激光經(jīng)光譜整形器整形后進(jìn)入光耦合器 C，光親合器C兩個(gè)輸出端的功率比為1:99,1 %的光經(jīng)光親合器進(jìn)入光譜分析儀，觀察激光 器輸出的譜形，99 %的光經(jīng)耦合器進(jìn)入相位調(diào)制器將射頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的射頻信號(hào)調(diào)制 到光上，載有射頻信號(hào)的光載波從光環(huán)形器A的第一個(gè)端口進(jìn)入，經(jīng)第二個(gè)端口的啁啾布 拉格光柵反射后，從第三個(gè)端口出射進(jìn)入另一光環(huán)形器B，經(jīng)其第二個(gè)端口的光纖布拉格光 柵陣列反射后，從第三個(gè)端口出射，經(jīng)光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的電信 號(hào)進(jìn)入射頻信號(hào)分析器進(jìn)行分析。
[0008] 多波長光纖激光器包括作為泵浦的摻鉺光纖放大器、抑制腔內(nèi)模式競(jìng)爭并提高輸 出激光的穩(wěn)定性的單模光纖、保證激光在環(huán)形腔內(nèi)單向傳輸?shù)墓飧綦x器、用來優(yōu)化激光的 偏振態(tài)的偏振控制器B、用于多波長激光輸出的耦合器和用于對(duì)波長選擇和功率切趾作用 的Sagnac環(huán)，親合器兩個(gè)輸出端的功率比為10:90,多波長光纖激光器產(chǎn)生的激光由f禹合 器B輸出功率占10%的端口輸出。
[0009] 其中，Sagnac環(huán)由保偏光纖、偏振控制器A、耦合器A構(gòu)成，優(yōu)選耦合器A兩個(gè)輸出 端的功率比為50:50。單模光纖長度的取值范圍為3- 25km，保偏光纖長度的取值范圍為 4一15m，其雙折射系數(shù)為5. 1 X 10_4。
[0010] 進(jìn)一步的，選取單模光纖長度取值為15km，保偏光纖長度取值為11m。
[0011] 光譜整形器連接在多波長光纖激光器的輸出端來對(duì)輸出激光功率進(jìn)行切趾，改變 各抽頭的系數(shù)，光譜整形器的窗函數(shù)選擇漢寧窗。
[0012] 啁啾布拉格光柵的色散斜率為2. lns/nm。光纖布拉格光柵陣列相鄰光柵的中心 距離相等，間隔為〇. 2m。多波長光纖激光器產(chǎn)生的激光中心波長為1545nm，波長間隔為 0? 43nm ;光纖布拉格光柵陣列中各光柵的反射波長分別為1543. 3nm、1543. 7nm、1544. 2nm、 1544. 6nm、1545. Onm、1545. 4nm、1545. 8nm、1546. 3nm、1546. 7nm，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的多波長激光 輸出位置，且反射率均為100%。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0014] 本發(fā)明提出了一種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器。 利用多波長激光輸出作為光源，降低了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。在光纖布拉格光柵陣列為延時(shí)單元 的基礎(chǔ)上，與啁啾光纖布拉格光柵結(jié)合，通過合理控制光纖布拉格光柵陣列距離及啁啾布 拉格光柵色散斜率，能實(shí)現(xiàn)自由頻譜范圍的擴(kuò)增，同時(shí)主旁瓣抑制比保持不變。啁啾布拉格 光柵也可應(yīng)用于其他微波光子濾波器的延時(shí)單元中，以進(jìn)一步減小延時(shí)差，從而擴(kuò)大自由 頻譜范圍。
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0016] 圖1為該微波光子濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為多波長光纖激光器的波長輸出圖。
[0018] 圖3為該濾波器引入啁啾布拉格光柵前后頻率響應(yīng)圖。
[0019] 圖1中：1.摻鉺光纖放大器，2.單模光纖，3.保偏光纖，4.光隔離器，5.偏振控制 器A，6.偏振控制器B，7.f禹合器A，8.f禹合器B，9.Sagnac環(huán)，10.多波長光纖激光器，11.光 譜整形器，12.光耦合器C，13.光譜分析儀，14.相位調(diào)制器，15.射頻信號(hào)發(fā)生器，16.光環(huán) 形器A，17.啁啾布拉格光柵，18.光環(huán)形器B，19.光纖布拉格光柵陣列，20.光電探測(cè)器， 21.射頻信號(hào)分析器。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明包括多波長光纖激光器10、光譜整形器11、1:99光耦合器 C12、光譜分析器13、相位調(diào)制器14、射頻信號(hào)發(fā)生器15、光環(huán)形器A16、啁啾布拉格光柵17、 光環(huán)形器B18、光纖布拉格光柵陣列19、光電探測(cè)器20、射頻信號(hào)分析器21。其中，多波長 光纖激光器10包括摻鉺光纖放大器1、單模光纖2、光隔離器4、偏振控制器B6、耦合器8和 由保偏光纖3、偏振控制器5、親合器A7構(gòu)成的Sagnac環(huán)9。其連接關(guān)系為：由摻鉺光纖放 大器1、單模光纖2、光隔離器4、偏振控制器B6、光耦合器B8、Sagnac環(huán)9相連接構(gòu)成的多 波長光纖激光器10產(chǎn)生多波長激光從光耦合器B8輸出，經(jīng)光譜整形器11整形后進(jìn)入光耦 合器C12,光耦合器C12兩個(gè)輸出端的功率比為1:99,1 %的光經(jīng)光耦合器C12進(jìn)入光譜分 析儀13,觀察激光器輸出的譜形，99%的光經(jīng)光耦合器C12進(jìn)入相位調(diào)制器14,將射頻信號(hào) 發(fā)生器15產(chǎn)生的射頻信號(hào)調(diào)制到光上，載有射頻信號(hào)的光載波從光環(huán)形器A16的第一個(gè)端 口進(jìn)入，經(jīng)第二個(gè)端口的啁啾布拉格光柵17反射后，從第三個(gè)端口出射進(jìn)入另一光環(huán)形器 B18,經(jīng)其第二個(gè)端口的光纖布拉格光柵陣列19反射后，第三個(gè)端口出射，經(jīng)光電探測(cè)器20 實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)入射頻信號(hào)分析器21進(jìn)行分析。
[0021] 本發(fā)明中，多波長光纖激光器10作為濾波器的光源來產(chǎn)生多抽頭。其結(jié)構(gòu)中，摻 鉺光纖放大器1作泵浦，單模光纖2抑制腔內(nèi)模式競(jìng)爭并提高輸出激光的穩(wěn)定性，光隔離器 4保證激光在環(huán)形