[发明专利]基于锥形光纤光栅的压电可调光子微波滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信、无线微波通信以及微波光子领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的光子微波滤波器。

背景技术

微波在卫星通信、陆地移动通信、军事和导航等系统中的应用日益普遍，微波光子技术将微波学和光学融合在一起，成为一个全新的技术领域，通常称为Microwave Photonics(简称MWP)。微波光子技术将光纤所具有的低损耗、大容量、抗干扰、重量轻、易于搬运等优点引入到传统的微波技术中，组成信息社会的基础网络，充分利用光纤的宽带和无线的自由，达到个别技术不断发展也无法实现的通信系统高功能化和高度化。光域上的微波信号处理技术因在微波光纤系统和远程雷达信号处理等领域有着重要用途，正引起人们的广泛关注，其中光子微波滤波器相比于传统的电子微波滤波器，具有电磁环境兼容性好、体积小、工作带宽宽等优点，是微波光子信号处理技术中的一个重要研究课题。

鉴于光纤光栅优良的波长选择性和滤波性能，近年来研究者提出许多基于光纤光栅的光子微波滤波器，主要分为基于抽头延迟的有限脉冲响应结构和基于光纤环的无限脉冲响应结构两种。

基于抽头延迟的有限脉冲响应结构，其共同特点是系统复杂、成本较高、所需要的光纤光栅或激光器数目较多，如在W.Zhang，J.A.R.Williams，“Fibre optic bandpass transversal filter employing fibre grating array”，Electronics Letters，1999，35(12)：1010-1011提出的基于宽带光源和光纤光栅阵列的结构中，形成四抽头横向光子微波滤波器就需要与之对应的四个光纤光栅。在Jose Capmany，Daniel Pastor，Beatriz Ortega，“New and flexible fiber-optic delay-line filters using chirped Bragg gratings and laser array”，IEEE Transactions o Microwave Theory and Techniques，1999，47(7)：1321-1326提出的基于激光阵列和啁啾光纤光栅的结构中，虽然只使用一个啁啾光纤光栅，但为形成五抽头横向微波滤波器就需要与之对应的五个不同发射波长的激光器，而且制作啁啾光栅需要更昂贵的相位掩膜版和更高精度的控制写入系统。在G.Ning，S.Aditya，P.Shum，et.al.，“Tunable photonic microwave filter with Hi-Bi chirped grating free from chromatic dispersion”，Electronics Letters，2004，40(6)：999-1000提出的结构中，虽然也只使用一个啁啾光纤光栅，但需要采用高双折射光纤与之配合，致使其应用受到极大限制。

基于光纤环的无限脉冲响应结构，具有光栅数量少的优点，如发明专利申请公布号为CN 1834708A的“一种基于光纤光栅的可调谐微波光子滤波器”，提出的基于光纤光栅和光纤环的结构，采用一个光栅就可实现两个抽头，但由于光信号经过耦合器在光纤环中多次循环，链路损耗导致滤波响应的Q值较低，需要采用有源的方式进行补偿，因此发明专利申请公布号为CN 101393304A的“基于啁啾光纤光栅和掺杂有源光纤的微波光子滤波器”，提出基于啁啾光纤光栅和掺杂有源光纤的结构，但因有源光纤泵浦控制较复杂，系统成本也较高。

综上所述，目前基于光纤光栅的光子微波滤波器结构仍存在很多不足，极大限制了其推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有基于光纤光栅的光子微波滤波器暴露出的不可调谐及高成本，提出一种高性能、低成本、可灵活调谐的基于锥形光纤光栅的压电可调光子微波滤波器。

本发明的技术方案是：

一种基于锥形光纤光栅的压电可调光子微波滤波器，该光子微波滤波器包括，多波长激光器、光信号调制器、光网络分析仪、光环形器、锥形光纤光栅、压电陶瓷杆、第一电极和第二电极、直流电压源。

所述的光信号调制器的光输入接口与多波长激光器的输出接口相连，光信号调制器的电输入接口与光网络分析仪的电输出接口相连，构成多波长光信号的微波调制部分。

光信号调制器的光输出接口连接光环形器的第一端口，光环形器的第二端口连接光纤光栅，光环形器的第三接口连接光网络分析仪的光输入接口，构成光子微波滤波器的主体部分。