[发明专利]基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成系统及方法

权利要求书

1.一种基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成系统，其特征在于包括用于产生光功率为0dBm的连续光载波信号的激光器、用于将调制微波信号分为两路微波信号的功分器、用于将微波信号移相90度的移相器、双平行马赫-增德尔调制器、用于将光功率放大到25dBm的掺铒光纤放大器、第一光滤波器、锥形硫系玻璃光纤、第二光滤波器、用于将光功率调整到0dBm的光衰减器和太赫兹波探测器；所述的调制微波信号的功率为15dBm；

所述的锥型硫系玻璃光纤由普通硫系玻璃光纤拉锥而成，所述的锥形硫系玻璃光纤包括一体成型的第一未拉锥区、第二未拉锥区、第一锥形过渡区、第二锥形过渡区和锥腰，所述的第一未拉锥区的一端通过所述的第一锥形过渡区和所述的锥腰连接，所述的第二未拉锥区的一端通过所述的第二锥形过渡区和所述的锥腰连接；所述的第一未拉锥区和所述的第二未拉锥区相对于所述的锥腰对称，所述的第一锥形过渡区和所述的第二锥形过渡区相对于所述的锥腰对称，所述的第一未拉锥区和所述的第二未拉锥区的纤芯直径均为50um、所述的第一未拉锥区和所述的第二未拉锥区的包层直径均为500um，所述的锥腰的纤芯直径小于1um，所述的第一未拉锥区的另一端为所述的锥形硫系玻璃光纤的输入端，所述的第二未拉锥区的另一端为所述的锥形硫系玻璃光纤的输出端；

所述的功分器具有两个输出端，分别为第一输出端和第二输出端，所述的功分器的第一输出端与所述的双平行马赫-增德尔调制器的一个子调制器射频端口连接，所述的功分器的第二输出端与所述的移相器的输入端连接，所述的移相器的输出端与所述的双平行马赫-增德尔调制器的另一个子调制器射频端口连接；所述的激光器的输出端与所述的双平行马赫-增德尔调制器的主调制器的输入光端口连接；所述的双平行马赫-增德尔调制器的主调制器的输出光端口与所述的掺铒光纤放大器的输入端连接，所述的掺铒光纤放大器的输出端与所述的第一光滤波器的输入端连接，所述的第一光滤波器的输出端与所述的锥形硫系玻璃光纤的输入端连接，所述的锥形硫系玻璃光纤的输出端与所述的第二光滤波器的输入端连接，所述的第二光滤波器的输出端与所述的光衰减器的输入端连接，所述的光衰减器的输出端与所述的太赫兹波探测器的输入端连接；

所述的双平行马赫-增德尔调制器的主调制器偏置在最小传输点，所述的双平行马赫-增德尔调制器的两个子调制器均偏置在最大传输点。

2.根据权利要求1所述的太赫兹波生成系统，其特征在于所述的激光器为分布反馈式激光器，所述的光衰减器为可调光衰减器。

3.一种基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成方法，其特征在于包括以下步骤：

①采用激光器产生光功率为0dBm的连续光载波信号，将该连续光载波信号输入到双平行马赫-增德尔调制器的主调制器的输入光端口；

②将功率为15dBm的调制微波信号通过功分器分为两路微波信号，将一路微波信号输入到双平行马赫-增德尔调制器的一个子调制器射频端口，将另一路微波信号输入到移相器中，移相器将另一路微波信号移相90度后输入到双平行马赫-增德尔调制器的另一个子调制器射频端口；

③调节双平行马赫-增德尔调制器的偏压，使双平行马赫-增德尔调制器的主调制器偏置在最小传输点，双平行马赫-增德尔调制器的两个子调制器均偏置在最大传输点；双平行马赫-增德尔调制器调制后输出两个边带的光波，两个边带的光波的频率差为调制微波信号频率的4倍；

④将两个边带的光波进行放大处理使其光功率放大到25dBm，然后进行滤波处理后输入到锥形硫系玻璃光纤中，两个边带的光波在锥形硫系玻璃光纤中发生四波混频效应产生梳状光波输出，该梳状光波的相邻光频成分之间的频率间隔为调制微波信号频率的4倍；

⑤将梳状光波中的无用光频分量滤除，得到需要的两个光频分量；

⑥采用光衰减器将需要的两个光频分量的光功率调整到0dBm后输入到太赫兹波探测器中拍频，输出太赫兹波，该太赫兹波的频率就等于输入到太赫兹波探测器的两个光频分量的频率差。

4.根据权利要求3所述的基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成方法，其特征在于所述的激光器为分布反馈式激光器，所述的光衰减器为可调光衰减器。

5.根据权利要求3所述的基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成方法，其特征在于所述的步骤④中采用掺铒光纤放大器进行放大处理，采用第一光滤波器进行滤波处理，所述的步骤⑤中采用第二光滤波器将梳状光波中的无用光频分量滤除。