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)生微波信號和在光域上對微波信 號進(jìn)行處理是近來受到較大關(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直接或外部調(diào)制一個或多個連續(xù)光源， 實(shí)現(xiàn)射頻到光信號的轉(zhuǎn)換，這樣入射的射頻信號就加載到了光載波上，然后通過適當(dāng)?shù)墓饴?在時域上取樣和權(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。從采用的光源來說，微波光子濾波器有單光源和多光源兩種。用單個非 相干光源來實(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，并且由于時延調(diào)諧困 難，大大限制了濾波器的可重構(gòu)性。基于多光源的微波光子濾波器可以克服上述問題，但一 直以來難以尋找到一種理想的多波長光源，以前的研究包括使用多個獨(dú)立的不同波長激光器、 切割寬帶光譜，禾i』用F-P腔激光器等，多個獨(dú)立光源會造成成本高，切割光譜會帶來較大的幅 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 波長光纖激光器可以代替多個獨(dú)立的激光器用于實(shí)現(xiàn)微波光子濾波器。布里淵多波長光纖激 光器具有波長間隔穩(wěn)定、可產(chǎn)生波長數(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布里淵光纖激光器輸出的多波長激光經(jīng)過個偏振控制器(PC)輸入到電光 調(diào)制器，偏振控制器用來優(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來驅(qū)動，射 頻調(diào)制信號功率保持不變而頻率不停的掃描。調(diào)制后的光信號經(jīng)過一段作為寬帶色散介質(zhì)的 長單模光纖傳輸，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
析儀中觀測從光電探測器的輸出即可以得到此微波濾波器的濾波特性。
對于由N個等間隔抽頭構(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 是光電探測器響應(yīng)，"是色散參數(shù)，g是第k個光波的光功率，
N是總的光波長數(shù)，Ar是由色散介質(zhì)產(chǎn)生的相鄰光載波間的時延。從此傳輸函數(shù)可以得出， 濾波器可以很容易通過調(diào)諧光源來重構(gòu)，濾波器Q值和使用的抽頭數(shù)量N有關(guān)。對均勻?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，也即改變多波長激光器輸出的波長數(shù)。布里淵多波長光纖激光器能產(chǎn) 生的波長數(shù)很多，典型值為100，所以基于布里淵多波長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來調(diào)諧，Ar的調(diào)節(jié)可以通過改變多波長激光器輸 出激光的波長，或利用色散可變器件。布里淵多波長光纖激光器可在較寬的波長范圍內(nèi)調(diào)諧， 即使色散器件不可調(diào)諧，因?yàn)榧す馄鬏敵霾ㄩL的變換，由于在不同波長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多波長光纖激光器具有穩(wěn)定波長間隔、 產(chǎn)生波長數(shù)量多、波長在較寬范圍內(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光纖激光器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中1、布里淵多波長光纖激光器，2、偏振控制器，3、馬赫一澤德調(diào)制器，4、單模 光纖，5、光電探測器，6、馬赫一澤德調(diào)制器的射頻輸入端，7、光電探測器的輸出端，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光纖激光器由以下的器件組成摻鉺光纖放大器(8), 它用來提供線性增益；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； 一段長單模光纖(IO),它用來提供布里淵非線性增益；和一個高雙折射 率的Sagnac環(huán)路反射鏡。雙折射Sagnac環(huán)路反射鏡由一個3dB耦合器(ll)，兩個偏振控制器 (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，同時布里淵波長產(chǎn)生，通過級聯(lián)布里淵多波長就能產(chǎn)生。
多波長激光直接從構(gòu)建Sagnac環(huán)路反射鏡的3dB耦合器(ll)的那個未接入激光器的端口 (15)輸出。布里淵多波長光纖激光器(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，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器(5)，光電探測器的輸出端(7) 得到的就是微波濾波信號。通過調(diào)諧Sagnac環(huán)路反射鏡的反射譜，可以調(diào)諧布里淵多波長激 光器的輸出激光波長，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)和光電探測器(5)構(gòu)成。其中布里淵多波長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，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器(5)，光電探測器的輸出端(7)得到的就是微波濾波信號。
2、 如權(quán)利1所述的微波光子濾波器，其特征在于，布里淵多波長光纖激光器代替多個獨(dú)立的 不同波長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器構(gòu)成，從布里淵多波長光纖激光器輸出的多波長光信號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，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器，光電探測器的輸出端得到的就是微波濾波信號。通過調(diào)諧布里淵光纖激光器的輸出激光波長，可以實(shí)現(xiàn)微波濾波頻率的調(diào)諧。
文檔編號H04B10/12GK101436905SQ200810240118
公開日2009年5月20日 申請日期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 申請人:北京郵電大學(xué)