[发明专利]利用布里渊散射实现多频微波信号频率测量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波频率测量技术领域，尤其涉及一种利用布里渊散射实现多频微波信号频率测量的装置及方法。

背景技术

微波光子学是一门涉及微波工程和光子学的新兴交叉学科，其研究内容涉及了与微波技术和光纤技术相关的各个领域，主要集中在两方面：一是解决传统的光纤通信技术向微波频段发展中的问题，包括激光器、光调制器、放大器、探测器和光纤传输链路的研究；二是利用光电子器件解决微波信号的产生和控制问题，主要微波光子滤波器、光域微波放大器、任意波形微波信号产生等。微波光子学较于电子学具有众多优点，比如，损耗低、重量轻、尺寸小、带宽高、抗电磁干扰等。因此，通过采用微波光子技术可以实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于以上的巨大优势，微波光子学在信号处理、通信、国防和航空航天等领域已经得到了广泛的应用，并引起国内外学者的广泛关注。其中，微波光子频率测量技术被认为是未来电子战中处理雷达信号的先进方法之一，因此众多微波光子学技术研究被用于实现大动态范围、高分辨率的微波频率测量。然而，目前的基于微波光子学对微波频率测量的研究基本只适用于单频微波信号，并且分辨率有限。

受激布里渊散射(SBS)是光纤中泵浦波、斯托克斯波通过声波进行作用的非线性效应。受激布里渊散射主要是由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波散射而产生的。这期间产生两个耦合效应：一、泵浦波引起的折射率变化通过布拉格衍射散射泵浦光，产生了频率下移布里渊频移的布里渊增益谱；二是斯托克斯波将引起频率上移布里渊频移的布里渊损耗谱。布里渊散射对处于增益谱与损耗谱的信号在产生幅度增益或损耗的同时，均伴随着相位的非线性变化。而且信号幅度的增益和损耗的大小及相应的相位变化与斯托克斯波和泵浦波的功率、频率以及光纤类型、光纤长度均有关系。因此，近年来这种由布里渊散射效应引起的幅度和相位变化被广泛应用于光域中的信号处理中，例如产生单边带调制信号等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用受激布里渊散射实现多频微波信号的频率测量装置及方法。本发明把待测的多频微波信号相位调制到光上，利用受激布里渊散射通过一个扫频的载波抑制双边带信号对该相位调制双边带信号进行光学处理得到选择性的单边带光调制信号，同时同步扫频信号与调制信号微波功率的探测。当有微波功率可以被检测时，此时扫频频率与光纤布里渊频移之间的频差就是未知微波信号的频率，从而实现了对待测微波信号的频率测量。

本发明解决技术问题所采取技术方案为：

利用布里渊散射的多频微波信号频率测量装置，包括DFB激光器、1×2光耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、电光相位调制器、色散位移光纤、马赫-曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、环形器、隔离器和光高速探测器、微波检波器、数字示波器。DFB激光器的输出端与1×2光耦合器的输入端光连接，1×2光耦合器的一个输出端与第一偏振控制器的一端光连接，第一偏振控制器的另一端与马赫-曾德尔调制器光输入端光连接，马赫-曾德尔调制器光输出端与掺铒光纤放大器输入端光连接，掺铒光纤放大器输出端与环形器的1口光连接；1×2光耦合器的另一个输出端与第二偏振控制器的一端光连接，第二偏振控制器的另一端与电光相位调制器光输入端光连接，电光相位调制器光输出端与隔离器的输入端光连接，隔离器的输出端与色散位移光纤一端光连接，色散位移光纤另一端与环形器的2口光连接；环形器的3口与光高速探测器输入端光连接，光电高速探测器输出端与微波检波器电连接，微波检波器输出端与数字示波器电连接；扫频信号输入至马赫-曾德尔调制器电信号端，待测微波信号输入至电光相位调制器电输入端。