[发明专利]一种基于偏振控制的可调窄线宽光生微波源

说明书

本发明公开了一种基于偏振控制的可调窄线宽光生微波源，包括高反射率光纤光栅、高增益光纤、低反射率保偏光纤光栅、应力调节装置、单模半导体泵浦激光器、光波分复用器、偏振分光器、偏振控制器、光耦合器和光电探测器；本发明的一种基于偏振控制的可调窄线宽光生微波源，通过调节应力调节装置对低反射率偏光纤光栅的应力大小，以此控制低反射率保偏光纤光栅中的双折射分布，从而控制谐振腔中工作于不同偏振模式的激光频率。最终利用频率间隔可变的双波长窄线宽激光通过拍频技术产生可调窄线宽光生微波源。

技术领域

本发明主要利用了微波光子学技术，涉及到利用光技术处理射频信号的通信系统，具体涉及一种基于偏振控制的可调窄线宽光生微波源。

背景技术

光生微波技术是一种在光信号中携带微波毫米波信号，实现在光纤等光传输介质中传输射频信号的光学技术，在光载射频系统中，通过对激光信号的调控，实现射频信号的产生、转换和调制。光生微波技术利用光纤通信中光信号传输损耗低、传输距离远、抗干扰等优点，同时克服传统的通过电学方式产生微波毫米波的频率上限低、信号噪声大等缺点，融合了微波和光纤通信的优势，成为当前光纤通信领域的一个研究热点。

要实现光载射频信号传输，最重要的技术要点在于实现高质量的可调光生微波源。目前可调光生微波源的产生方式主要有三种：光外差法，外部调制法和光电振荡器。光外差法通过拍频的方式产生微波信号，其结构简单，成本低廉，但是实现可调输出频率的方式较难实现。外部调制是通过相位调制器对光信号进行调制，可以产生两倍频甚至更高倍频于调制信号的微波信号，因此容易获得高频的微波信号，但是这种方式的缺点在于相位调制器的价格昂贵以及额外的调制信号发生器，并且调制器本身的插损较大，承受的光功率有限；光电振荡器则是通过光电环路产生的稳定振荡来产生微波信号，其频率可调范围大，微波信号质量较高，但是结构较为复杂，并且对其中某些元件如可调滤波器的要求较高。

对于微波源而言，其信号线宽是一个重要的评价指标。特别是在相控阵微波雷达、光载无线通信系统，无线传感网络，卫星通信系统中，都需要窄线宽精确可调谐的微波源。基于高增益光纤构成的谐振腔所实现的光纤激光输出具备良好的窄线宽特性。在此基础上，利用单个谐振腔输出的双频激光可以有效降低外界环境的干扰，实现微波信号的线宽压缩，提高输出微波信号的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术上述中的不足，公开了一种基于偏振控制的可调窄线宽光生微波源，通过应力调节装置对光纤光栅的作用，实现宽范围的窄线宽微波信号产生。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种基于偏振控制的可调窄线宽光生微波源，其包括一个高反射率光纤光栅、高增益光纤、低反射率保偏光纤光栅、应力调节装置、光波分复用器、单模半导体泵浦激光器、偏振分光器、偏振控制器、光耦合器和光电探测器；所述高反射率光纤光栅、高增益光纤和低反射率保偏光纤光栅共同组成了光纤激光器的谐振腔，所述高增益光纤作为谐振腔增益介质，所述高反射率光纤光栅和低反射率保偏光纤光栅组成谐振腔的前后腔镜，分别与高增益光纤的两端连接，使实现信号光在谐振腔内的振荡，所述单模半导体泵浦激光器通过光波分复用器向谐振腔进行泵浦光注入，由于低反射率保偏光纤光栅中双折射的存在，存在两个不同偏振模式不同中心波长的反射峰，激光器得以实现正交双频窄线宽光纤激光输出，并通过波分复用器输出所述低反射率保偏光纤光栅中的双折射使其存在两个正交的偏振模式激光，并且工作在这两个偏振模式下的激光频率不同，所述偏振分束器将光波分复用器输出的两个不同频率不同偏振的激光分为快轴光和慢轴光，其中慢轴光经过偏振控制器调节自身的偏振态，改变自身与快轴光的正交关系，通过光耦合器与快轴光耦合到一起，注入到光电探测器中，通过拍频技术实现了窄线宽微波信号的产生；所述应力调节装置设置在低反射率保偏光纤光栅上，通过改变施加在低反射率保偏光纤光栅上的应力大小，改变光栅中的双折射分布，输出可调窄线宽光生微波信号。

进一步优化的，所述应力调节装置用于对光纤施加侧向应力，导致其双折射分布发生变化材料为压电陶瓷、机械调整架或重物挤压装置。