專利名稱：基于布里淵光纖激光器的可調(diào)諧微波光子濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信和無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是提供了一種基于布里淵光纖激光器的可調(diào)諧 微波光子濾波器。
背景技術(shù)：
微波光子學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，通過光子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生微波信號(hào)和在光域上對(duì)微波信 號(hào)進(jìn)行處理是近來(lái)受到較大關(guān)注的研究課題，這一研究在微波和光學(xué)領(lǐng)域均有很大的應(yīng)用前 景。微波光子濾波器在Radio Over Fiber (ROF)系統(tǒng)中有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值，比起傳統(tǒng)的 電子微波濾波器，微波光子濾波器有著電磁環(huán)境兼容性、體積小、重量輕和較寬的工作帶寬 等優(yōu)點(diǎn)。微波光子濾波器的基本工作原理是射頻信號(hào)直接或外部調(diào)制一個(gè)或多個(gè)連續(xù)光源， 實(shí)現(xiàn)射頻到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，這樣入射的射頻信號(hào)就加載到了光載波上，然后通過適當(dāng)?shù)墓饴?在時(shí)域上取樣和權(quán)重后，再經(jīng)過光學(xué)延遲線和光子器件，最后在輸出端由射頻轉(zhuǎn)換即可得到 被濾波的微波信號(hào)。從采用的光源來(lái)說，微波光子濾波器有單光源和多光源兩種。用單個(gè)非 相干光源來(lái)實(shí)現(xiàn)的微波光子濾波器的性能受相位誘導(dǎo)強(qiáng)度噪聲的影響，并且由于時(shí)延調(diào)諧困 難，大大限制了濾波器的可重構(gòu)性?；诙喙庠吹奈⒉ü庾訛V波器可以克服上述問題，但一 直以來(lái)難以尋找到一種理想的多波長(zhǎng)光源，以前的研究包括使用多個(gè)獨(dú)立的不同波長(zhǎng)激光器、 切割寬帶光譜，禾i』用F-P腔激光器等，多個(gè)獨(dú)立光源會(huì)造成成本高，切割光譜會(huì)帶來(lái)較大的幅 度噪聲，而F-P激光器模式功率不均勻影響濾波器性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于布里淵光纖激光器的可調(diào)諧微波光子濾波器。布里淵多 波長(zhǎng)光纖激光器可以代替多個(gè)獨(dú)立的激光器用于實(shí)現(xiàn)微波光子濾波器。布里淵多波長(zhǎng)光纖激 光器具有波長(zhǎng)間隔穩(wěn)定、可產(chǎn)生波長(zhǎng)數(shù)量多、噪聲低等特征，非常適合用于實(shí)現(xiàn)微波光子濾 波器?；诙嗖ㄩL(zhǎng)布里淵光纖激光器輸出的多波長(zhǎng)激光經(jīng)過個(gè)偏振控制器(PC)輸入到電光 調(diào)制器，偏振控制器用來(lái)優(yōu)化調(diào)制特性，調(diào)制器由從網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出的射頻信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，射 頻調(diào)制信號(hào)功率保持不變而頻率不停的掃描。調(diào)制后的光信號(hào)經(jīng)過一段作為寬帶色散介質(zhì)的 長(zhǎng)單模光纖傳輸，當(dāng)然也可以是其他的色散器件，比如色散補(bǔ)償光纖或光纖光柵。在網(wǎng)絡(luò)分
析儀中觀測(cè)從光電探測(cè)器的輸出即可以得到此微波濾波器的濾波特性。
對(duì)于由N個(gè)等間隔抽頭構(gòu)成的光幅度調(diào)制橫向?yàn)V波器，假設(shè)調(diào)節(jié)在最優(yōu)的偏振態(tài)下，它
的振幅傳輸函數(shù)可以寫為<formula>formula see original document page 3</formula>其中/是射頻頻率，i 是光電探測(cè)器響應(yīng)，"是色散參數(shù)，g是第k個(gè)光波的光功率，
N是總的光波長(zhǎng)數(shù)，Ar是由色散介質(zhì)產(chǎn)生的相鄰光載波間的時(shí)延。從此傳輸函數(shù)可以得出， 濾波器可以很容易通過調(diào)諧光源來(lái)重構(gòu)，濾波器Q值和使用的抽頭數(shù)量N有關(guān)。對(duì)均勻?yàn)V波
器，假設(shè)抽頭數(shù)足夠多(>10)， Q值可近似的用抽頭數(shù)量表示，即g^W。因此，Q值可以通
過改變抽頭數(shù)而改變，也即改變多波長(zhǎng)激光器輸出的波長(zhǎng)數(shù)。布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器能產(chǎn) 生的波長(zhǎng)數(shù)很多，典型值為100，所以基于布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器的微波濾波器Q值可以 很大。而且，濾波器濾波頻率可以調(diào)節(jié)Ar來(lái)調(diào)諧，Ar的調(diào)節(jié)可以通過改變多波長(zhǎng)激光器輸 出激光的波長(zhǎng)，或利用色散可變器件。布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器可在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)調(diào)諧， 即使色散器件不可調(diào)諧，因?yàn)榧す馄鬏敵霾ㄩL(zhǎng)的變換，由于在不同波長(zhǎng)處單模光纖色散不同， 這就等效地改變了 Ar ，故基于可調(diào)諧布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器的微波光子濾波器具有可調(diào)諧 性。
本發(fā)明提出的基于布里淵光纖激光器的微波光子濾波器的優(yōu)點(diǎn)在于使用了布里淵多波 長(zhǎng)光纖激光器作為微波光子濾波器的光源，因?yàn)椴祭餃Y多波長(zhǎng)光纖激光器具有穩(wěn)定波長(zhǎng)間隔、 產(chǎn)生波長(zhǎng)數(shù)量多、波長(zhǎng)在較寬范圍內(nèi)可調(diào)諧、低噪聲等固有特性，基于此實(shí)現(xiàn)的微波濾波器 具有可調(diào)諧、高Q值、高信噪比、可重構(gòu)的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本發(fā)明中所使用的布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中1、布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器，2、偏振控制器，3、馬赫一澤德調(diào)制器，4、單模 光纖，5、光電探測(cè)器，6、馬赫一澤德調(diào)制器的射頻輸入端，7、光電探測(cè)器的輸出端，8、 摻鉺光纖放大器，9、環(huán)形器，10、單模光纖，11、 3dB耦合器，12、偏振控制器，13、偏振 控制器，14、保偏光纖，15、 3dB耦合器輸出端。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
微波濾波器中使用的布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器由以下的器件組成摻鉺光纖放大器(8), 它用來(lái)提供線性增益；環(huán)形器(9)，環(huán)形器(9)的端口③通過摻鉺光纖激光器(8)與環(huán)形器(9) 的端口①連接起來(lái)； 一段長(zhǎng)單模光纖(IO),它用來(lái)提供布里淵非線性增益；和一個(gè)高雙折射 率的Sagnac環(huán)路反射鏡。雙折射Sagnac環(huán)路反射鏡由一個(gè)3dB耦合器(ll)，兩個(gè)偏振控制器 (12， 13)和保偏光纖(14)組成，由于保偏光纖的線性雙折射作用，它能形成波長(zhǎng)相關(guān)的反射譜，而且這樣的反射譜分布能夠通過調(diào)節(jié)環(huán)內(nèi)偏振控制器來(lái)改變。單模光纖的一端(io)與環(huán)形器 (9)的端口②相連接，另一端與Sagnac環(huán)路反射鏡相連。該布里淵光纖激光器不需要外界的 布里淵泵浦，而是自激發(fā)振蕩的。激光振蕩模首先在有單模光纖的線形激光腔內(nèi)形成，由于 瑞利散射的動(dòng)態(tài)分布反饋?zhàn)饔?，它的線寬被有效壓縮。 一旦窄線寬振蕩模形成，它就能充當(dāng) 布里淵泵浦，同時(shí)布里淵波長(zhǎng)產(chǎn)生，通過級(jí)聯(lián)布里淵多波長(zhǎng)就能產(chǎn)生。
多波長(zhǎng)激光直接從構(gòu)建Sagnac環(huán)路反射鏡的3dB耦合器(ll)的那個(gè)未接入激光器的端口 (15)輸出。布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器(1)的輸出端通過偏振控制器(2)與馬赫一澤德調(diào)制器(3)的 光輸入端相連接，馬赫一澤德調(diào)制器的射頻輸入端(6)加載射頻信號(hào)，馬赫一澤德調(diào)制器的光 輸出端與單模光纖(4)相連接，單模光纖的另一端接入光電探測(cè)器(5)，光電探測(cè)器的輸出端(7) 得到的就是微波濾波信號(hào)。通過調(diào)諧Sagnac環(huán)路反射鏡的反射譜，可以調(diào)諧布里淵多波長(zhǎng)激 光器的輸出激光波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)微波光子濾波器的調(diào)諧。
權(quán)利要求
1、一種基于布里淵光纖激光器的可調(diào)諧微波光子濾波器，其特征在于，該裝置由布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器(1)、偏振控制器(2)、馬赫—澤德調(diào)制器(3)、單模光纖(4)和光電探測(cè)器(5)構(gòu)成。其中布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器由摻鉺光纖放大器(8)、環(huán)形器(9)、單模光纖(10)和Sagnac雙折射光纖反射鏡組成。布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器(1)的輸出端通過偏振控制器(2)與馬赫—澤德調(diào)制器的光輸入端相連接，在馬赫—澤德調(diào)制器的射頻輸入端(6)加載輸入射頻信號(hào)，馬赫—澤德調(diào)制器的光輸出端與單模光纖相連接，單模光纖的另一端接入光電探測(cè)器(5)，光電探測(cè)器的輸出端(7)得到的就是微波濾波信號(hào)。
2、 如權(quán)利1所述的微波光子濾波器，其特征在于，布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器代替多個(gè)獨(dú)立的 不同波長(zhǎng)激光器用作微波光子濾波器的光源。
3、 如權(quán)利1所述的微波光子濾波器，其特征在于，布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器的使用，使得該 微波光子濾波器具有可調(diào)諧性、高Q值、高信噪比、可重構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于布里淵光纖激光器的可調(diào)諧微波光子濾波器，屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域。該裝置由布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器、偏振控制器、馬赫—澤德調(diào)制器、單模光纖和光電探測(cè)器構(gòu)成，從布里淵多波長(zhǎng)光纖激光器輸出的多波長(zhǎng)光信號(hào)通過偏振控制器與馬赫—澤德調(diào)制器的光輸入端相連接，馬赫—澤德調(diào)制器的射頻輸入端加載射頻信號(hào)，馬赫—澤德調(diào)制器的光輸出端與單模光纖相連接，單模光纖的另一端接入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器的輸出端得到的就是微波濾波信號(hào)。通過調(diào)諧布里淵光纖激光器的輸出激光波長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)微波濾波頻率的調(diào)諧。
文檔編號(hào)H04B10/12GK101436905SQ200810240118
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者劍 伍, 張祖興, 坤 徐, 林金桐, 洪曉斌 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)