[发明专利]基于受激布里渊散射效应和二进制相移键控技术的高带宽微波光子滤波器

说明书

技术领域

本发明属于微波光子学技术领域，具体涉及一种基于高非线性光纤受激布里渊散射效应和二进制相移键控技术实现的高带宽微波光子滤波器。

背景技术

微波光子滤波器可以在光域直接处理微波和毫米波信号，它具有光子技术固有的大带宽，低损耗和抗电磁干扰的优势。而且微波光子滤波器具有灵活的可重构和可调谐性，这对于传统的电子技术是几乎不可能实现的。

微波光子滤波器的实现方法有很多，其中，负系数滤波器被用于消除基带谐振实现带通响应；复系数滤波器用于保证滤波器调谐过程中的频率响应特性不发生变化；单通带滤波器可以克服滤波器的周期响应特性从而减少其他频带带来的串扰。基于受激布里渊散射效应的微波光子滤波器由于具有单通带且有较高的带外抑制比，而被广泛的研究，但这种滤波器的输出响应与受激布里渊增益（或损耗）谱有关，而受激布里渊增益（或损耗）的带宽通常较窄，所以这种滤波器的通带较窄，不适合于高速率的通信系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于受激布里渊散射效应和二进制相移键控技术实现的高带宽的微波光子滤波器。

本发明所述的高带宽微波光子滤波器的结构如图1所示，由激光器、耦合器、第一相位调制器、光隔离器、矢量网络分析仪、高非线性光纤、强度调制器、光滤波器、第二相位调制器、脉冲码型发生器、掺铒光纤放大器、光环形器和光电探测器组成。

激光器输出频率为f_c的单频光信号（图2（1））经耦合器一分为二，其中上支路的光信号作为光载波被送到第一相位调制器中，由矢量网络分析仪扫频输出的一系列待滤波的小幅微波信号通过第一相位调制器加载到光载波上，经第一相位调制器后输出的相位相反、强度相等的一系列一阶上边带和下边带信号（图2（2）表示其中频率为f_m的信号调制后的频谱）经光隔离器进入到高非线性光纤中；

下支路的光信号（图2（3））首先经过强度调制器被频率为f₀的小幅微波信号调制，在小幅信号f₀调制下，除了一阶上下边带和载波，其余边带被忽略掉（图2（4））。然后调制产生的一阶边带和载波进入光滤波器，将一阶下边带和载波滤掉仅留下一阶上边带f_c+f₀（图2（5）），此上边带信号接着被输入到第二相位调制器中。脉冲码型发生器产生速率为B并且概率相等的1，-1脉冲序列作为第二相位调制器的电信号输入，从而对光滤波器的输出信号进行二进制相移键控调制，经过二进制相移键控调制后，频率为f_c+f₀的一阶上边带信号的频谱得到展宽（图2（7），图2（6）为受激布里渊散射固有的增益谱），然后通过掺铒光纤放大器再经过环形器的2端口输入并由1端口输出进入到高非线性光纤中，作为高非线性光纤受激布里渊散射的泵浦信号。第一相位调制器输出的信号和泵浦信号在高非线性光纤中相互作用，发生受激布里渊散射后，通过环形器的1端口输入，从环形器的3端口输出，然后通过光电探测器进行光电转换后送入矢量网络分析仪，由矢量网络分析仪对其测试图2（8）。

对于一个基本的相位调制链路，如果采用平方率检波的方式，不能探测到任何频率的信号。本发明将第一相位调制器输出信号输入到高非线性光纤中，基于受激布里渊散射效应，得到一个单通带响应的滤波器系统。

激光器输出频率为f_c的光信号作为光载波；由网络分析仪输出的一系列待滤波的小幅微波扫频信号通过第一相位调制器加载到光载波上，经第一相位调制器后输出的相位相反、强度相等的一系列一阶上边带和下边带信号经光隔离器进入到高非线性光纤中；在网络分析仪输出的一系列信号中，其中频率为f_m的微波信号经第一相位调制器后输出的一阶上边带信号的频率为f_c+f_m，一阶下边带信号的频率为f_c-f_m。经过二进制相移键控调制输出的频谱被展宽的中心频率为f_c+f₀的泵浦信号经环形器输入到高非线性光纤，作为高非线性光纤受激布里渊散射的泵浦光。