專利名稱：薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖通信、光纖微波通信、微波光子、光纖傳感和雷達技術領 域，具體地是一種薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器。
背景技術：
微波光子技術將微波學和光學融合在一起，成為一個全新的技術領域，通
常稱為Microwave Photonics(簡稱MWP)。光子技術和微波、毫米波的集成在遠 程通信的發(fā)展上打開了一個神奇的、充滿希望的領域。光技術和電波技術相融 合，利用光纖具有的低損耗、大容量、無感應、重量輕、易于搬運等特點，在 傳統(tǒng)的微波技術中引入光技術，可組成信息社會的基礎網(wǎng)絡，充分利用光纖的 寬帶寬、無線的自由，達到個別技術不斷發(fā)展也無法實現(xiàn)的通信系統(tǒng)高功能化 和高度化，提供最后lkm的最佳解決途徑。這種在無線/移動通信系統(tǒng)的接入 系統(tǒng)中、雷達、軍用的天線遠程控制以及智能交通系統(tǒng)中把光纖通信和微波通 信結(jié)合的系統(tǒng)就是光纖微波通信(RoF: Radio on/overFiber)。 RoF技術在無線/ 移動通信系統(tǒng)中應用，可將基站端的基帶處理、調(diào)制、混頻功能后移到基站控 制器端集中處理，而基站端只保留光電轉(zhuǎn)換、濾波和放大功能，這樣可大大降 低基站的成本，在未來的密集微蜂窩通信系統(tǒng)中，由于基站數(shù)量眾多，采用RoF 技術可大大降低系統(tǒng)的成本。微波光纖通信系統(tǒng)，光域上的微波光子信號處理。 比起傳統(tǒng)基于電子設備的微波信號處理，微波光子信號處理除了具有時間帶寬 積高、抗電磁干擾、線路和設備間的串擾小、調(diào)諧方便的優(yōu)點外，微波光子信 號處理技術是在光域上對微波信號處理，它能與RoF傳輸系統(tǒng)天然匹配，中間 無需光電和電光轉(zhuǎn)換設備。電處理器的帶寬限制了高帶寬的光電信號的處理， 以光子取代電子，在較高的速率處理信號，這樣就可以避免電子瓶頸。微波光 子集中了射頻波和光纖的優(yōu)點，在射頻波和光纖之間實現(xiàn)透明轉(zhuǎn)換。微波提供了低成本可移動無線連接方式，而光纖提供了低損寬帶連接，該連接方式不受 電的影響。在光纖中實現(xiàn)射頻波的帶通傳輸，無衰減，無信道間的相互干擾。
毫米波信號的光方式產(chǎn)生具有很大的吸引力，因為現(xiàn)存的系統(tǒng)都面臨頻率 帶寬短缺的問題。對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鷣碛惹?，目前多種毫米波的光方 式產(chǎn)生方法業(yè)已被論證，毫米波的光方式產(chǎn)生有其特有的優(yōu)點可以實現(xiàn)的寬 頻域載波信號范圍和光纖連接的低損傳輸能力。
遠程架設天線，天線與收信機通過光纖相連接，光纖取代傳統(tǒng)的同軸電纜, 稱為光遠程天線。它的長處是天線不用配置放大器，不用供電，天線與收信機 完全電氣絕緣，作為EMC(Electro Magnetic Compatibility電磁兼容)應用的電場 傳感器倍受注目。若干條光纖和天線陣列狀排列，組成光控制陣列天線，控制 向天線傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘柕恼穹拖辔?，形成天線發(fā)射的電波射束并進行射束掃 描。與使用同軸電纜、波導管向天線傳輸微波、毫米波的方法相比，天線外圍 設備不僅小型化、輕量化，而且還能形成更加理想的電波射束，微波的相位控 制可采用各種光信號處理技術。
光纖技術在相控陣雷達中已應用多年，目前這類雷達的工作頻率范圍為不 大于18GHz，并且正逐步向毫米波擴展。在相控陣雷達中采用光纖微波傳輸有 利于隔離輻射陣元，控制陣元的相對相位，處理各種電子戰(zhàn)環(huán)境下的回波信號。 然而，這類概念的付諸實現(xiàn)需要成百上千個微波輻射陣元，甚至需要很多高頻 光電器件。
光學方法產(chǎn)生微波、毫米波是一項微波光子學的關鍵技術。利用光電技術 產(chǎn)生微波頻率的傳統(tǒng)方法是基于兩個可調(diào)諧的頻率相近的激光束，這就要求激 光器具有非常好的頻率穩(wěn)定性。另一種方法是在復雜的光學整合電路中，頻移 射頻調(diào)制激光器頻率，但是該方法僅限于產(chǎn)生低頻信號(〈GHz)。最近，又研究 了很多用于產(chǎn)生微波信號的新方法有將光纖環(huán)共振腔作為頻率調(diào)制器，利用 光纖的布里淵散射作用產(chǎn)生相位調(diào)制的微波信號；有采用兩個或多個固態(tài)微芯片溫度和電壓調(diào)諧激光器的干涉產(chǎn)生動態(tài)可調(diào)諧、低噪聲的微波/毫米波信號，
頻率從幾GHz到100GHz;有采用布拉格光柵取代馬赫曾德干涉儀作為濾波器， 產(chǎn)生毫米波；還有基于非啁啾高斯脈沖在傳輸過程中的色散和非線性效應產(chǎn)生 復雜頻率的微波/毫米波，或者調(diào)制、調(diào)諧困難。這些產(chǎn)生方法，結(jié)構(gòu)復雜，穩(wěn) 定性差，產(chǎn)生的效率不高。
微波可以通過電域的模擬電路或者數(shù)字電路得到，但是頻率局限在幾GHz 以下，難以產(chǎn)生更高頻率微波或者毫米波。已有的光學方法產(chǎn)生微波或者毫米 波的方法，結(jié)構(gòu)復雜，穩(wěn)定性差，產(chǎn)生的效率不高，或者調(diào)制、調(diào)諧困難。

實用新型內(nèi)容
為了克服已有的產(chǎn)生微波/毫米波的不足，本實用新型提供一種薩格納克光 纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器。 本實用新型的技術方案
本實用新型目的的實現(xiàn)是通過以下技術方案；構(gòu)成該光纖激光器的部件之 間的連接為
第一2x2耦合器同則的兩個端口熔接在一起，構(gòu)成薩格納克(Sagnac)環(huán)。 第一 2x2耦合器另一側(cè)的一個端口依次與第一有源光纖、第一偏振控制器、
第一光纖光柵、第一波分復用器(WDM)、第一光隔離器、第二 2x2耦合器一
側(cè)的一個端口連接。
第一 2x2耦合器另一側(cè)的另一個端口依次與第二有源光纖、第二偏振控制
器、第二光纖光柵、第二WDM、第二光隔離器、第二2x2耦合器一側(cè)的另一個
的端口連接。
第二 2x2耦合器另一側(cè)的一個端口和另一個端口分別接第一高速光電探測 器和第二高速光電探測器。
第一泵浦光通過第一波分復用器和第二泵浦光通過第二波分復用器分別耦合進第一和第二有源光纖中，第一光纖光柵和第二光纖光柵與薩格納克環(huán)構(gòu)成
諧振腔，兩個諧振腔產(chǎn)生的激光經(jīng)第二個2x2耦合器合波后輸出到第一個高速 光電探測器或/和第二個高速光電探測器中，從高速光電探測器中輸出微波/毫米
波信號。
調(diào)制第一泵浦光或/和第二泵浦光功率，即調(diào)制從第一個高速光電探測器和 第二高速光電探測器輸出微波/毫米波的功率，得到調(diào)制了的微波/毫米波信號。
調(diào)整第一光纖光柵或/和第二光纖光柵的反射波長，改變雙波長激光的波長 間隔，實現(xiàn)輸出微波/毫米波的頻率的調(diào)諧。
同時采用調(diào)整第一泵浦光或/和第二泵浦光功率、調(diào)整第一光纖光柵或/和第
二光纖光柵的反射波長，實現(xiàn)變頻的調(diào)制微波/毫米波信號。
第一和第二有源光纖為稀土摻雜光纖，摻鉺、摻鐿、摻鈥、鐿鉺共摻、摻釷、
摻鐠或摻釹光纖；光纖光柵為保偏光纖光柵或普通光纖光柵。
本實用新型的有益效果具體如下
而本實用新型采用比保偏有源光纖價格低得多的普通有源光纖作為增益介 質(zhì)，只需要一個光纖光柵和偏振控制器，保證每個腔諧振在一個偏振態(tài)上。每 個偏振態(tài)的激光諧振腔是獨立的。由于光纖激光諧振腔的反射端采用寬帶的薩 格納克環(huán)薩，使很容易與窄帶的光纖光柵的反射峰對準諧振，降低了對光柵的 要求，比通常的雙波長激光器更容易實現(xiàn)，輸出更穩(wěn)定，穩(wěn)定的雙波長輸出到 高速光電探測器中，雙波長在高速光電探測器中產(chǎn)生微波或者毫米波，具有更 高的性價比。本實用新型降低了對有源光纖的一致性要求，使有源光纖長度等 特性的不一致不會引起雙波長激光器的實質(zhì)性的影響，從而不會影響微波/毫米 波的產(chǎn)生。本實用新型中把需要加載的數(shù)據(jù)信號來調(diào)節(jié)泵浦光功率可以是調(diào)制 微波/毫米波，得到帶調(diào)制數(shù)據(jù)的微波/毫米波；本實用新型可以調(diào)整光纖光柵， 來改變兩個激光波長的間隔，實現(xiàn)微波/毫米波頻率的調(diào)諧。本實用新型為全光 纖結(jié)構(gòu)。本實用新型還具有受環(huán)境影響小、結(jié)構(gòu)緊湊、易于實施等特點。

圖l為薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖l，對薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器作進一步描述。 實施例一
構(gòu)成薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器的部件之間的連接，見圖1。
第一2x2耦合器43的端口 431和端口 432熔接在一起，構(gòu)成薩格納克(Sagnac )環(huán)。
選擇適當長度的第一有源光纖21和選擇適當長度的第二有源光纖22，第一 有源光纖21和第二有源光纖22為摻鉺有源光纖。有源光纖的長度選擇小于在 泵浦光作用下，激光腔剛好能夠諧振的有源光纖長度為最大有源光纖長度。
第一光纖光柵11選擇普通光纖光柵和第二光纖光柵12選擇普通光纖光柵。
第一2x2耦合器43的端口433、第一有源光纖21、第一偏振控制器61、第一 普通光纖光柵ll、第一波分復用器(WDM ) 41、第一光隔離器51依次連接。
第一泵浦光31通過第一WDM41耦合進第一有源光纖21，第一光纖光柵ll 與薩格納克(Sagnac)環(huán)構(gòu)成激光諧振腔，產(chǎn)生單波長激光。
第一 2x2耦合器43的端口 434依次連接第二有源光纖22、第二偏振控制器 62、第二光纖光柵12、第二波分復用器(WDM ) 42、第二光隔離器52。
第二泵浦光32通過第二 WDM42耦合進第二有源光纖22、第二光纖光柵12 與薩格納克(Sagnac)環(huán)構(gòu)成激光諧振腔，產(chǎn)生單波長激光。
第一光隔離器51輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 441連接；第二光隔 離器52輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 442連接，通過第二 2x2耦合器44 的端口 443和端口 444輸出到第一高速光電探測器71和第二高速光電探測器72 中。在第一高速光電探測器71和第二高速光電探測器72中產(chǎn)生微波/毫米波。 實施例二
構(gòu)成薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器的部件之間的連接，見圖1。 第一2x2耦合器43的端口431和端口432熔接在一起，構(gòu)成薩格納克環(huán)。 選擇適當長度的第一有源光纖21和選擇適當長度的第二有源光纖22，第一
有源光纖21和第二有源光纖22為摻鐿有源光纖。
第一光纖光柵l 1選擇普通光纖光柵和第二光纖光柵12選擇普通光纖光柵。 第一2x2耦合器43的端口433依次連接第一有源光纖21 、第一偏振控制器61 、
第一光纖光柵ll、第一 WDM41、第一光隔離器51。
第一泵浦光31通過第一WDM41耦合進第一有源光纖21，第一光纖光柵ll
與薩格納克環(huán)構(gòu)成激光諧振腔，產(chǎn)生單波長激光。
第一2x2耦合器43的端口434、第二有源光纖22、第二偏振控制器62、第二
光纖光柵12、第二 WDM42、第二光隔離器52依次連接。
第二泵浦光32通過第二 WDM42耦合進第二有源光纖22、第二光纖光柵12
與薩格納克環(huán)構(gòu)成激光諧振腔，產(chǎn)生單波長激光。
第一光隔離器51輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 441連接；第二光隔
離器52輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 442連接，通過第二 2x2耦合器44
的端口 443和端口 444輸出到第一高速光電探測器71和第二高速光電探測器72中。
在第一高速光電探測器71和第二高速光電探測器72中產(chǎn)生微波/毫米波。 調(diào)制第一泵浦光31或/和第二通泵浦光32功率，即調(diào)制第一高速光電探測
器71和第二高速光電探測器72輸出微波/毫米波的功率，得到調(diào)制了的微波/毫
米波信號。 實施例三
構(gòu)成薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器的部件之間的連接，見圖1。第一2x2耦合器43的端口431和端口432熔接在一起，構(gòu)成薩格納克環(huán)。
選擇適當長度的第一有源光纖21和選擇適當長度的第二有源光纖22，第一 有源光纖21和第二有源光纖22鐿鉺共摻有源光纖。
第一光纖光柵11選擇普通光纖光柵和第二光纖光柵12選擇普通光纖光柵。
第一2x2耦合器43的端口433、第一有源光纖21、第一偏振控制器61、第一 光纖光柵ll、第一 WDM41、第一光隔離器51依次連接。
第一泵浦光31通過第一WDM41耦合進第一有源光纖21，第一光纖光柵ll 與薩格納克環(huán)構(gòu)成激光諧振腔內(nèi)，產(chǎn)生單波長激光。
第一2x2耦合器43的端口434依次連接第二有源光纖22、第二偏振控制器62、 第二光纖光柵12、第二 WDM42、第二光隔離器52。
第二泵浦光32通過第二 WDM42耦合進第二有源光纖22、第二光纖光柵12 與薩格納克環(huán)構(gòu)成激光諧振腔，產(chǎn)生單波長激光。
第一光隔離器51輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 441連接；第二光隔 離器52輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 442連接，通過第二 2x2耦合器44 的端口 443和端口 444輸出到第一高速光電探測器71和第二高速光電探測器72 中。
調(diào)整第一光纖光柵11或/和第二光纖光柵12的反射波長，改變雙波長激光 的波長間隔，第一高速光電探測器71和第二高速光電探測器72中輸出微波/毫 米波的頻率的調(diào)諧。
實施例四
構(gòu)成薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器的部件之間的連接，見圖1。 第一2x2耦合器43的端口431和端口432熔接在一起，構(gòu)成薩格納克環(huán)。 選擇適當長度的第一有源光纖21和選擇適當長度的第二有源光纖22，第一 有源光纖21和第二有源光纖22為摻鈥有源光纖。
光纖光柵11選擇普通光纖光柵和光纖光柵12選擇普通光纖光柵12。第一2x2耦合器43的端口433依次連接第一有源光纖21、第一偏振控制器61、 第一光纖光柵ll、第一 WDM41、第一光隔離器51。
第一泵浦光31通過第一WDM41耦合進第一有源光纖21，第一光纖光柵ll 與薩格納克環(huán)構(gòu)成激光諧振腔，產(chǎn)生單波長激光。
第一2x2耦合器43的端口434、第二有源光纖22、第二偏振控制器62、第二 光纖光柵12、第二 WDM42、第二光隔離器52依次連接。
第二泵浦光32通過第二 WDM42耦合進第二有源光纖22、第二光纖光柵12 與薩格納克環(huán)構(gòu)成激光諧振腔，產(chǎn)生單波長激光。
第一光隔離器51輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 441連接；第二光隔 離器52輸出端與第二 2x2耦合器44的端口 442連接，通過第二 2x2耦合器44 的端口 443和端口 444輸出到第一高速光電探測器71和第二高速光電探測器72 中。
調(diào)制第一泵浦光31或/和第二通泵浦光32功率，同時調(diào)整第一光纖光柵11 或/和第二光纖光柵12的反射波長，在第一高速光電探測器71和第二高速光電 探測器72中實現(xiàn)變頻的調(diào)制微波/毫米波信號輸出。
權利要求1. 一種薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器，其特征是第一2×2耦合器(43)的同側(cè)的端口(431)和端口(432)連接在一起構(gòu)成薩格納克環(huán)；第一2×2耦合器(43)的端口(433)依次連接第一有源光纖(21)、第一偏振控制器(61)、第一光纖光柵(11)、第一波分復用器(41)、第一光隔離器(51)、第二2×2耦合器(44)的端口(441)；第一2×2耦合器(43)的端口(434)依次連接第二有源光纖(22)、第二偏振控制器(62)、第二光纖光柵(12)、第二波分復用器(42)、第二光隔離器(52)、第二2×2耦合器(44)的端口(442)；第二2×2耦合器(44)的端口(443)和(444)分別接第一接高速光電探測器(71)和第二高速光電探測器((72)；第一泵浦光(31)通過第一波分復用器(41)和第二泵浦光(32)通過第二波分復用器(42)分別耦合進第一有源光纖(21)和第二有源光纖(22)中，第一光纖光柵(11)和第二光纖光柵(12)與薩格納克環(huán)構(gòu)成諧振腔，兩個諧振腔產(chǎn)生的激光經(jīng)第二2×2耦合器(44)合波后輸出到第一高速光電探測器(71)或/和第二高速光電探測器(72)中，從高速光電探測器中輸出微波/毫米波信號；調(diào)制第一泵浦光(31)或/和第二泵浦光(32)功率，即調(diào)制從第一高速光電探測器(71)和第二高速光電探測器(72)中輸出微波/毫米波的功率，得到調(diào)制了的微波/毫米波信號；調(diào)整第一光纖光柵(11)或/和第二光纖光柵(12)的反射波長，改變雙波長激光的波長間隔，實現(xiàn)輸出微波/毫米波的頻率的調(diào)諧；同時采用調(diào)整第一泵浦光(31)或/和第二泵浦光(32)功率、調(diào)整第一光纖光柵(11)或/和第二光纖光柵(12)的反射波長，實現(xiàn)變頻的調(diào)制微波/毫米波信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器，其特征是第一和第二有源光纖為稀土摻雜光纖，摻鉺、摻鐿、摻鈥、鐿鉺共摻、 摻釷、摻鐠或摻釹光纖；第一和第二光纖光柵為保偏光纖光柵或普通光纖光柵。
專利摘要一種薩格納克光纖環(huán)雙路微波/毫米波發(fā)生器，其第一2×2耦合器同側(cè)的端口(431)和(432)連接構(gòu)成薩格納克環(huán)；第一2×2耦合器端口(433)和(434)依次連接第一、第二有源光纖(21)、第一、第二偏振控制器(61)、第一、第二光纖光柵(11)、第一、第二波分復用器(41)、第一、第二光隔離器(51)經(jīng)第二2×2耦合器端口(441)和(442)分別與第一、第二接高速光電探測器(71)和(72)連。第一第二泵浦光(31)和(32)分別通過第一、第二波分復用器(41)和(42)耦合進第一、第二有源光纖(21)中，產(chǎn)生的激光經(jīng)第二2×2耦合器合波后，高速光電探測器中輸出微波/毫米波信號。
文檔編號H04B10/12GK201234258SQ20082010922
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月15日 優(yōu)先權日2008年7月15日
發(fā)明者寧提綱, 晶 李, 祁春慧, 胡旭東, 董小偉, 麗 裴, 乂 阮 申請人:北京交通大學