[发明专利]基于多波长光纤激光器的可调谐微波光子带通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信和信号处理技术领域，具体地说，涉及射频信号的光学处理。

背景技术

微波光子滤波器是当前微波光子学领域研究的热点。总的来说微波光子滤波器可以用两种方法实现：一是相干方式；二是非相干方式。由于光相位容易受周围环境的影响，控制比较困难，目前的微波光子信号处理普遍采用非相干方式来实现。非相干滤波器的输出和输入射频信号之间是线性关系，不受周围环境对光相位扰动的影响。然而非相干滤波系统是信号的光强叠加，滤波器的抽头系数为正，这使得微波光子滤波器在功能上具有很大的局限性。带通和高通滤波器都很难用正系数的光学抽头来实现，大大限制了滤波器传输函数。目前各国的研究工作主要集中在设计新型滤波器结构以实现负和复抽头系数、Q值更高的频率响应、可调性、可重构和更大的动态范围等。所有这些研究都还处于基础研究阶段，许多关键技术问题尚待解决。实现微波光子滤波器往往需要利用激光器阵列或者利用光谱切割宽带光源，而前者的成本非常高昂，后者虽然降低了成本但是由于引入了过多的系统噪声而降低了滤波器的性能。

本文提出的基于多波长可调谐光纤激光器和双折射光纤环镜的可调谐微波光子带通滤波器利用可调谐多波长光纤激光器作为光源，通过调节其波长间隔实现微波光子滤波器自由频谱范围的调谐，同时，本文还引入了一个双折射光纤环镜对从光源出来的多波长激光进行功率切趾，这样可以大幅度提高微波光子滤波器的边瓣抑制比(MSR)。

发明内容

本发明的目的是实现一种低成本、结构紧凑、可调谐、高边瓣抑制比的新型微波光子带通滤波器结构：

包括：泵源1、波分复用器2、掺铒光纤3、偏振控制器一4、偏振控制器二6、偏振控制器三8和偏振控制器四12、偏振相关隔离器5、保偏光纤一7、保偏光纤二9和保偏光纤三13、普通单模光纤一10和普通单模光纤二17、耦合器一11、耦合器二14、相位调制器15和光电探测器16；泵源1接波分复用器2的端口a；波分复用器2的端口c接掺铒光纤3的输入端；掺铒光纤3的输出端接偏振控制器一4的输入端；偏振控制器一4的输出端接偏振相关隔离器5的输入端；偏振相关隔离器5的输出端接偏振控制器二6的输入端；偏振控制器二6的输出端接保偏光纤一7的输入端；保偏光纤一7的输出端接偏振控制器三8的输入端；偏振控制器三8的输出端接保偏光纤二9的输入端；保偏光纤二9的输出端接普通单模光纤一10的输入端；普通单模光纤一10的输出端接耦合器一11的端口a；耦合器一11的端口b接波分复用器2的端口b；耦合器一11的端口c接耦合器二14的端口a；耦合器二14的端口c接偏振控制器四12的输入端；偏振控制器四12的输出端接保偏光纤三13的输入端；保偏光纤三13的输出端接耦合器二14的端口d；耦合器二14的端口b接相位调制器15的端口a；相位调制器15的端口c接普通单模光纤二17的输入端；普通单模光纤二17的输出端接光电探测器16的输入端；相位调制器15的端口b为射频输入端口；光电探测器16的输出端为输出端口。

所述的普通单模光纤一10作为非线性偏振旋转介质，其长度介于3千米至8千米之间。

所述的基于多波长光纤激光器的可调谐微波光子带通滤波器，通过调节偏振控制器三8来调节保偏光纤一7和保偏光纤二9的有效双折射强度，从而调节多波长光纤激光器的波长间隔。

所述的保偏光纤三13的长度介于5米至10米之间，通过调节偏振控制器四12来控制双折射光纤环镜的透射谱，使其左右移动。

所述的偏振控制器四12、保偏光纤三13和耦合器二14组成双折射光纤环镜。

所述的耦合器一11为10dB耦合器，耦合器二14为3dB耦合器。

所述的泵源1为980nm或1480nm的泵源。