[发明专利]变频移相一体化光子微波混频装置

权利要求书

1.一种光子微波混频装置，其特征在于，包括：

激光器，用于产生激光；

偏振复用平行光调制器，用于将所述激光分束成第一路激光和第二路激光，将射频信号和本振信号分别调制在所述第一路激光和所述第二路激光上产生由±1阶光边带构成的光射频信号和光本振信号，调节所述光射频信号和光本振信号其中一路信号的偏振方向，使所述光射频信号和光本振信号的偏振方向正交，并将偏振方向垂直的光射频信号和光本振信号偏振合束为偏振正交复用光信号；

双偏振光滤波器，用于滤除所述偏振正交复用光信号的光载波和无用光边带；

光域移相器，用于改变所述偏振正交复用光信号中光射频信号和光本振信号的相对群延时或相对光相位，产生相位可调的偏振正交复用光信号；

光相干探测器，用于根据所述相位可调的偏振正交复用光信号产生相位可调的I/Q路电中频信号；

其中，器件之间通过保偏光纤连接。

2.根据权利要求1所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述偏振复用平行光调制器包括：

保偏光分束器，用于将所述激光分束成第一路激光和第二路激光；

第一电光强度调制器，用于将所述射频信号调制在所述第一激光上产生光射频信号；

第二电光强度调制器，用于将所述本振信号调制在所述第二激光上产生光本振信号；

偏振旋转器，用于将所述光射频信号和所述光本振信号其中一路信号的偏转方向旋转90°，使所述光射频信号和所述光本振信号的偏振方向正交；

偏振光合束器，将偏振方向正交的光射频信号和光本振信号偏振合束为所述偏振正交复用光信号。

3.根据权利要求1所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述光相干探测器包括：

偏振光分束器，用于根据偏振方向将所述相位可调的偏振正交复用光信号分束为a、b两路光信号；

光相位混合耦合器，用于根据所述a、b两路光信号产生c、d、e、f路光信号；

第一平衡探测器，用于将所述c、d路光信号转化为电信号并做差产生所述相位可调的I路电中频信号；

第二平衡探测器，用于将所述e、f路光信号转化为电信号并做差产生所述相位可调的Q路电中频信号。

4.根据权利要求3所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述c、d、e、f路光信号的电场E_c、E_d、E_e、E_f与所述a、b路光信号的电场E_a、E_b的关系满足E_c∝E_a+E_b、E_d∝E_a-E_b、E_e∝E_a+iE_b及E_d∝E_a-iE_b。

5.根据权利要求1所述的光子微波混频装置，其特征在于，调节所述光域移相器中加载到所述偏振正交复用光信号中光射频信号和光本振信号分别对应的光波导的直流偏置电压大小或对所述偏振正交复用光信号中光射频信号和光本振信号分别引入不同群延时，以调节所述I/Q路电中频信号的相位。

6.根据权利要求2所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述第一电光强度调制器和所述第二电光强度调制器保持在载波抑制模式，用于在调制过程中抑制所述光载波并产生均由±1阶光边带构成的所述光射频信号和所述光本振信号。

7.根据权利要求3所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述a路信号对应于所述光射频信号，所述b路信号对应于所述光本振信号。

8.根据权利要求3所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述光相位混合耦合器为光90度混合耦合器。

9.根据权利要求1所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述光子微波混频装置的各器件的偏振消光比至少为25dB。

10.根据权利要求1所述的光子微波混频装置，其特征在于，所述激光器产生的激光的波长和偏振态保持不变。