專利名稱：基于超連續(xù)譜光源的可調可重構的微波光子濾波裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于大容量微波光子通信領域，特別是提供了一種基于超連續(xù)譜光源的可調可重構的微波光子濾波裝置，尤其涉及直接在光頻域對射頻域信號濾波。
背景技術：
在城市通信中，微波以下的頻段均被占用，為了提高通信容量，避免信道擁擠和相互干擾，就要求無線通信能突破擁擠的低頻波段，從微波向更高頻率的毫米波段擴展，即從目前常用的900MHz頻段提高到幾至數(shù)十GHz，從而提供更為廣闊的傳輸帶寬。但是，現(xiàn)有的微波濾波器頻率很難達到幾十GHz，在實現(xiàn)可調和可重構方面存在困難，并且價格昂貴，同時還有電磁輻射對人體安全的影響。所以微波光子濾波器是近幾年來研究的熱點。在光纖中實現(xiàn)射頻波或更高頻段信號的無衰減、無信道間相互干擾的帶通傳輸，與傳統(tǒng)的微波傳輸系統(tǒng)比，具有體積小，重量輕，成本低，損耗小，抗電磁干擾性能好，大帶寬，低色散，高容量等特點。微波信號的光處理技術能提供更高的微波頻率，克服電信號處理電路中有限的信號取樣和控制速度，可實現(xiàn)高速信號處理、寬帶取樣及并行操作，且相對成本低。
在微波光子濾波器的設計中，如何得到多個頻率且頻率單一的光源成為了系統(tǒng)的關鍵?，F(xiàn)有的設計方法有兩種。一種是使用多個獨立的矩陣光源，如圖1所示。另一種就是使用切割光源，如圖2所示。
在很多文獻中證明了使用多個獨立的光源可以得到不相關的多光源微波光子濾波器，但是由于多個可調光源的成本太高，造成系統(tǒng)成本太高。并且很大程度上限制了抽頭系數(shù)的個數(shù)，使得濾波效果不太理想。
使用切割光源的多光源微波光子濾波器(MSMPFs)優(yōu)點是避免了使用多個可調激光器，達到了降低成本的目的，但是多光源微波光子濾波器的性能完全依賴于切割光濾波器的性能，且很難達到質量很高線寬很窄的單頻率。
本發(fā)明使用了超連續(xù)譜的多波長光源作為微波光子濾波器的光源，既避免了使用多個可調激光器，達到了降低成本的目的，又得到了多個單頻的連續(xù)光信號，在性能上也能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于超連續(xù)譜光源的可調可重構的微波光子濾波裝置。既避免了使用多個可調激光器，達到了降低成本的目的，又得到了多個單頻的連續(xù)光信號，在性能上也能滿足要求。
本發(fā)明由超連續(xù)譜的多波長光源1，陣列波導光柵(AWG)2，衰減器或是放大器3，陣列波導光柵4，馬赫——澤德調制器5，色散延遲器6，光電檢測器組成7。超連續(xù)譜的多波長光源1的輸出端通過光纖與陣列波導光柵(AWG)2的輸入端相連，陣列波導光柵2的輸出端的個數(shù)為7到50個。每個輸出端都通過光纖與一個衰減器或是放大器3的輸入端相連，衰減器或是放大器3的選擇是通過濾波系數(shù)的大小確定是用衰減器或是放大器。所有衰減器或是放大器3的輸出端通過光纖與陣列波導光柵4的輸入端相連，陣列波導光柵4的輸出端通過光纖與馬赫——澤德調制器5的一個輸入端相連，馬赫——澤德調制器5的另一個輸入端加載射頻信號，馬赫——澤德調制器5的輸出端通過光纖與色散延遲器6的輸入端相連，色散延遲器6的輸出端通過光纖與器件7的輸入端相連，光電檢測器7的輸出端得到的就是濾波信號。
超連續(xù)譜的多波長光源1產(chǎn)生的光信號經(jīng)過陣列波導光柵2濾波，則可得到多個單一波長的連續(xù)光，表達式為Es(t)=Σr=0N-1Irej(wrt+φr(t))]]>Ir，wr，φr(t)分別代表第r個單波長的連續(xù)光的光強度，光源的中心頻率和矩陣中的相位波動。每個單波長光實現(xiàn)一個濾波抽樣，通過調節(jié)超連續(xù)譜光源各頻率之間的間隔，實現(xiàn)等抽樣延遲，從而實現(xiàn)微波光子濾波器的可調性。經(jīng)過陣列波導光柵濾波的光信號，通過衰減器或是放大器3改變光強度的大小，從而改變了濾波系數(shù)ar的大小，實現(xiàn)了微波光子濾波器的可重構性。陣列波導光柵4把多個單通道光信號合成為一路合波信號，就相當于復用器。馬赫——澤德調制器5含有雜波的射頻濾波信號si(t)被調制進去。色散延遲器6通常使用光纖環(huán)或是線性啁啾布拉格光柵(LCFBG)色散(波長選擇性)延遲線來實現(xiàn)延遲。色散延遲器件的選擇使得相鄰波長之間的延遲間隔為T。光電檢測器7將光功率的變化轉換成相應變化的電流。輸入光電二極管電場E0(t)=Σr=0N-1arsin(t-rT)ej(wr(t-rT)+φr(t-rT))]]>光電二極管的輸出電流為
×ej(wr-ws)tej(sws-rwr)T⟨ej[φr(t-rT)-φs(t-sT)]⟩]]> 由于不同光源的相位不同，可以認為是不相關的，所以表達式的第二項為0。因此，RF信號輸入和輸出是一個線性關系，構成了一個濾波結構。
本發(fā)明的特征在于它使用了超連續(xù)譜的多波長光源作為微波光子濾波器的光源，實現(xiàn)了可調可重構的微波光子濾波器。如圖3所示。
超連續(xù)譜的多波長光源通過陣列波導光柵形成了多個單頻的連續(xù)光信號，接著通過衰減器或是放大器，改變微波光子濾波器的抽頭系數(shù)，達到可重構的目的，多個單通道光信號被陣列波導光柵合成為一路合波信號，射頻信號調制到合并的信號，再經(jīng)過色散延遲器件實現(xiàn)不同抽樣延遲，從而實現(xiàn)微波光子濾波器的可調性，最后經(jīng)過光電二極管光信號被轉化成射頻信號。直接實現(xiàn)了在光頻域對射頻信號濾波。
本發(fā)明的優(yōu)點使用了超連續(xù)譜的多波長光源作為微波光子濾波器的光源，既避免了使用多個可調激光器，達到了降低成本的目的，又得到了多個單頻的連續(xù)光信號，在性能上也能滿足要求。
使用證明它可實現(xiàn)預期目的。


圖1為已有由矩陣光源構成的有限長脈沖響應多光源微波光子濾波器結構。
圖2為已有由切割光源構成的有限長脈沖響應多光源微波光子濾波器結構。
圖3為本發(fā)明的基于超連續(xù)譜光源的可調可重構的微波光子濾波器結構框圖。
具體實施例方式
超連續(xù)譜的多波長光源通過陣列波導光柵形成了多個單頻的連續(xù)光信號，每個單波長光實現(xiàn)一個濾波抽樣，通過調節(jié)超連續(xù)譜光源各頻率之間的間隔，使得相鄰頻率之間實現(xiàn)等抽樣延遲，從而實現(xiàn)微波光子濾波器的可調性。接著通過衰減器或是放大器，衰減器或是放大器的選擇是通過濾波系數(shù)的大小來確定的，衰減器或是放大器了改變微波光子濾波器的抽頭系數(shù)的大小，通過調節(jié)衰減器或是放大器可以達到可重構的目的，多個單通道光信號被陣列波導光柵合成為一路合波信號，調制器把含有雜波的射頻濾波信號調制到合并的信號，再經(jīng)過色散延遲器件實現(xiàn)等間隔抽樣延遲，和前面的光源聯(lián)合實現(xiàn)微波光子濾波器的可調性，最后經(jīng)過光電二極管，將光信號轉化為射頻信號，得到的信號就是濾波信號，最終直接實現(xiàn)了在光頻域對射頻域信號濾波。
權利要求
1.一種基于超連續(xù)譜光源的可調可重構的微波光子濾波裝置，其特征在于，該裝置由超連續(xù)譜的多波長光源(1)，陣列波導光柵(2)，衰減器或是放大器(3)，陣列波導光柵(4)，馬赫——澤德調制器(5)，色散延遲器(6)，光電檢測器(7)；超連續(xù)譜的多波長光源(1)的輸出端通過光纖與陣列波導光柵(2)的輸入端相連，陣列波導光柵(2)輸出端的個數(shù)為7到50個，每個輸出端都通過光纖與一個衰減器或是放大器(3)的輸入端相連，所有衰減器或是放大器(3)的輸出端通過光纖與陣列波導光柵(4)的輸入端相連，陣列波導光柵(4)的輸出端通過光纖與馬赫——澤德調制器(5)的一個輸入端相連，馬赫——澤德調制器(5)的另一個輸入端加載射頻信號，馬赫——澤德調制器(5)的輸出端通過光纖與色散延遲器(6)的輸入端相連，色散延遲器(6)的輸出端通過光纖與器件(7)的輸入端相連，光電檢測器(7)的輸出端得到的就是濾波信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，衰減器或是放大器(3)的選擇是通過濾波系數(shù)的大小確定是用衰減器或是放大器，從而改變了濾波系數(shù)ar的大小，實現(xiàn)了微波光子濾波器的可重構性。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，超連續(xù)譜的多波長光源(1)產(chǎn)生的光信號經(jīng)過陣列波導光柵(2)濾波，則可得到多個單一波長的連續(xù)光，表達式為ES(t)=Σr=0N-1Irej(wrt+φr(t))]]>Ir，wr，φr(t)分別代表第r個單波長的連續(xù)光的光強度，光源的中心頻率和矩陣中的相位波動；每個單波長光實現(xiàn)一個濾波抽樣，通過調節(jié)超連續(xù)譜光源各頻率之間的間隔，實現(xiàn)等抽樣延遲，從而實現(xiàn)微波光子濾波器的可調性。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，馬赫——澤德調制器(5)把含有雜波的射頻濾波信號si(t)被調制進去；色散延遲器(6)使用光纖環(huán)或是線性啁啾布拉格光柵色散延遲線來實現(xiàn)延遲；色散延遲器件的選擇使得相鄰波長之間的延遲間隔為T。
全文摘要
基于超連續(xù)譜光源的可調可重構的微波光子濾波裝置，屬于大容量微波光子通信領域。該裝置由超連續(xù)譜的多波長光源(1)，陣列波導光柵(2)，衰減器或是放大器(3)，陣列波導光柵(4)，馬赫－澤德調制器(5)，色散延遲器(6)，光電檢測器(7)。優(yōu)點在于，實現(xiàn)微波光子濾波器的可調性，最后經(jīng)過光電二極管光信號被轉化成射頻信號。直接實現(xiàn)了在光域對射頻信號濾波。
文檔編號H04B10/12GK101030815SQ200710065360
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權日2007年4月12日
發(fā)明者王建萍, 徐方草, 唐波 申請人:北京科技大學