[发明专利]一种光学微波光子滤波芯片、微波频率测量系统及方法

权利要求书

1.一种集成了光学微波光子滤波芯片的微波频率测量系统，其特征在于：集成了光学微波光子滤波芯片，所述光学微波光子滤波芯片具有电光效应的基片(1)、第一直波导(2)、第二直波导(3)、反射膜(4)；

在一片具有电光效应的基片(1)表面设置两条互相平行、宽度相等、长度不相等的第一直波导(2)和第二直波导(3)；在具有电光效应的基片(1)的末端端面制作反射膜(4)；在具有电光效应的基片(1)的输入端面进行抛光处理形成反射镜面；

所述具有电光效应的基片(1)是铌酸锂晶体或有机聚合物；

所述微波频率测量系统还包括激光源(5)、单模光纤(6)、电光强度调制器(7)、单模光纤耦合器(8)、第一单模光环形器(9)、第二单模光环形器(10)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、射频电缆(13)和数字信号处理单元(14)；

所述激光源(5)输出光由单模光纤(6)与电光强度调制器(7)相连接；电光 强度调制器(7)输出光由单模光纤(6)与单模光纤 耦合器(8)相连接；单模光纤耦合器(8)输出光由单模光纤(6)分别与第一单模光环形器(9)和第二单模 光环形器(10)的端口1相连接；第一单模光环形器(9)和第二单模 光环形器(10)端口2输出光由单模光纤(6)与微波光子滤波芯片的第一直波导(2)和第二直波导(3)相连接；微波光子滤波芯片反射输出光由第一单模光环形器(9)和第二单模 光环形器(10)的端口2输入后由端口3输出，经过单模光纤(6)分别输入第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)；第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)输出电信号由射频电缆(13)与数字信号处理单元(14)相连接；

所述的电光强度调制器(7)工作在载波抑制状态；

集成光学微波光子滤波芯片的微波频率测量方法为：

设光载波恰好处在光学微波光子滤波芯片的最大传输点，忽略调制器的高阶边带，则光学微波光子滤波芯片的第一直波导(2)和第二直波导(3)输出光信号为：

式(1)和式(2)中，α₁和α₂分别为激光源(5)、单模光纤(6)、电光强度调制器(7)、单模光纤耦合器(8)、第一单模光环形器(9)、第一直波导(2)构成的第一光路系统以及激光源(5)、单模光纤(6)、电光强度调制器(7)、单模光纤耦合器(8)、第二单模光环形器(10 )、第二直波导(3)构成的第二光路系统的光传输系数；J₁(.)为第一类一阶贝塞尔函数；δ＝πV_m/V_π；V_m为待测微波信号的幅度，V_π为电光调制器的半波电压；f_m为待测微波信号频率；FSR₁和FSR₂分别为第一直波导(2)和第二直波导(3)构成的微波光子滤波芯片的自由光谱区宽度；P_in为激光器输出光功率；

由(1)、(2)式分析可知，微波光子滤波芯片输出光信号经过第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)转换成电信号，再由数字信号处理单元(14)计算得出二者的比值K为

由(3)式分析可得，K与被测微波信号频率具有一一对应的关系，因此，根据两光电探测器输出电信号的比值K，计算得出被测微波信号频率f_m。