[发明专利]基于受激布里渊散射可调光电振荡器的弱信号探测系统及方法

权利要求书

1.一种基于受激布里渊散射的可调谐光电振荡器的弱信号探测系统，包括：可调谐激光器(1)、相位调制器(2)、高非线性光纤(3)、环行器(4)、掺铒光纤放大器(5)、光滤波器(6)、光电探测器(7)、功分器(8)、耦合器(9)、电放大器(10)、可调光衰减器(11)和泵浦激光器(12)；

其中，所述可调谐激光器(1)的输出端连接到相位调制器(2)的第一输入端，泵浦激光器(12)输出端连接到可调光衰减器(11)输入端，可调光衰减器(11)输出端连接到环行器(4)第一输入端，相位调制器(2)的输出端通过高非线性光纤(3)连接到环行器(4)第二输入端，环行器(4)输出端依次连接掺铒光纤放大器(5)、光滤波器(6)、光电探测器(7)及功分器(8)，功分器(8)第一输出端进行输出，第二输出端连接到耦合器(9)的第一输入端，耦合器的第二输入端用于输入待探测的弱信号，耦合器(9)的输出端连接到电放大器(10)输入端，电放大器(10)输出端连接到相位调制器第二输入端；

泵浦激光器(12)发出的泵浦光通过环行器(4)进入到高非线性光纤(3)中发生受激布里渊散射，产生一条布里渊散射损耗谱和一条增益谱，通过光滤波器(6)将泵浦光与增益谱滤除掉，保留损耗谱；

所述可调谐激光器(1)发出的信号光的一阶边带与泵浦光的受激布里渊散射的损耗谱或增益谱重合，实现系统从相位调制到强度调制的转化，通过调节可调光衰减器(11)控制对边带的增益大小，实现对弱信号的探测与放大。

2.根据权利要求1所述的弱信号探测系统，其中可调谐激光器(1)，相位调制器(2)，高非线性光纤(3)，环行器(4)，掺铒光纤放大器(5)，光滤波器(6)，光电探测器(7)，可调光衰减器(11)，泵浦激光器(12)之间通过光纤连接。

3.根据权利要求2所述的弱信号探测系统，光电探测器(7)、功分器(8)、耦合器(9)、电放大器(10)、相位调制器(2)之间通过电缆连接。

4.根据权利要求1所述的弱信号探测系统，可调谐激光器(1)、相位调制器(2)、可调光衰减器(11)、泵浦激光器(12)、高非线性光纤(3)、光滤波器(6)和光电探测器(7)组成了一个微波光子滤波器，该微波光子滤波器的通频带由可调谐激光器的发光波长和受激布里渊散射的损耗谱的波长差决定。

5.根据权利要求1所述的弱信号探测系统，可调谐激光器(1)为波长可快速连续调谐的DFB或DBR激光器。

6.根据权利要求1所述的弱信号探测系统，泵浦激光器(12)为高功率单波长激光器。

7.根据权利要求1所述的弱信号探测系统，高非线性光纤(3)为具有光学非线性的高Q微波储能元件，其长度为数米至数十千米。

8.根据权利要求1所述的基于受激布里渊散射的可调谐光电振荡器的弱信号探测系统的方法，包括：

通过调节可调光衰减器(11)控制泵浦激光器(12)输出的进入高非线性光纤(3)的泵浦光的光功率，将整个光电振荡器系统调节至阈值状态，通过相位调制器(2)将系统接收的信号加载到光载波上形成两条正负一阶边带，此时泵浦激光器(12)发出的泵浦光通过环行器(4)进入到高非线性光纤(3)中发生受激布里渊散射，产生一条布里渊散射损耗谱和一条增益谱；

通过光滤波器(6)将泵浦光与增益谱滤除掉，保留损耗谱，同时调节信号光的中心波长，使得光载波的其中一条一阶边带恰好与受激布里渊散射的损耗谱重合，达到损耗掉相位调制的其中一条边带，实现将相位调制转换成强度调制；系统工作过程中通过调节可调光衰减器(11)的衰减大小控制损耗谱对边带的损耗效果；

在光电探测器(7)中得到一个对应于可调谐激光器(1)发光波长和损耗谱对应波长之差的微波信号，弱信号被恢复并放大，

通过计算可调谐激光器(1)发出的光载波的中心波长与损耗谱对应的波长之差计算出射频信号的频率。

9.根据权利要求1所述的基于受激布里渊散射的可调谐光电振荡器的弱信号探测系统的方法，包括：

将光电振荡器系统调至阈值状态下，整个光电系统接收到的弱信号通过相位调制器(2)调制到可调谐激光器(1)发出的光载波上；

泵浦激光器(12)在高非线性光纤(3)中激发后向的受激布里渊散射，产生分布在泵浦光左右两侧的损耗谱和增益谱，通过调谐可调谐激光器(1)发出的光载波的中心波长，使得布里渊散射的增益谱恰好与被接收到的弱信号相位调制后的光载波的正一阶边带重合；

利用受激布里渊散射的增益谱，可增益相位调制器(2)调制产生正一阶边带，通过调节可调光衰减器(11)控制增益谱对边带的增益效果，将相位调制转换成强度调制；

调制信号在光电探测器(7)中拍频得到对应于可调谐激光器(1)发光波长和损耗谱对应波长之差的微波信号，弱信号被恢复并将其进行了放大；

通过计算可调谐激光器(1)发光波长和损耗谱对应波长之差而得出弱信号的频率。