[发明专利]结合相干和非相干机制的可调谐多抽头微波光子滤波器

说明书

本发明提供了一种结合相干体制和非相干体制技术优势于一体的可调谐抽头数可变微波光子滤波器，属于微波光子学领域。该滤波器的核心部分是基于相干体制单光学波长和非相干体制多模光纤的光延迟线模块，单光学波长降低了成本、简化了系统；多模光纤提供模式色散，产生模式之间的时延，其提供的空间波分复用延迟线结构排除了光学相干现象，赋予微波光子滤波器以高分辨率和灵活的频率响应特性。此外，依托于狭缝掩模板可以调节入射多模光纤的光束入射角，实现滤波器抽头的可调谐特性；还可以改变入射多模光纤的光束数目，实现滤波器抽头数的可变特性。通过滤波器的滤波实验显示，本发明限波抑制比达到30dB以上，稳定性良好。

技术领域

本发明涉及微波光子滤波器技术领域，具体涉及一种结合相干体制和非相干体制技术优势于一体的可调谐抽头数可变微波光子滤波器，采用相干体制的单波长光源和非相干体制的多模光纤构建光延迟线模块。系统结构简单、成本低、分辨率高、频率响应灵活。解决了常规微波光子滤波器分辨率较低、稳定性较差的技术问题，同时实现了微波光子滤波器可调谐性和抽头数可变特性。

背景技术

微波光子学将微波学与光子学相结合，集成了二者的优点，在射频波（RF-radiofrequency）和光纤之间透明转换，微波提供了低成本可移动无线连接方式，而光纤提供了低损宽带连接。

微波光子滤波器是一个利用光学方法处理微波信号并实现滤波功能的光学子系统，用射频信号直接调制光载波，在光域内对射频信号进行直接处理，具有大带宽、低损耗、抗电磁干扰、可调谐性和灵活可重构等特点，是微波光子学中的一项关键技术。近年来，随着人们对宽带通信容量不断增长的需求，微波光子滤波器逐渐成为国内外学者研究的热点，并且在光载无线通信系统、雷达导航、电子对抗和深空探测等领域以及光子束控制阵列天线和通信信号处理中有着重要的应用。

微波光子滤波器分为非相干和相干两类。光学延迟线模块是微波光子横向滤波器的关键部分，其中两抽头的光学延迟线模块最为简单。现有绝大多数微波光子滤波器均采用基于有限脉冲响应（FIR-finite-impulse response）延迟线模块的非相干体制。通常用包含多个光学波长的激光阵列提供多个滤波器抽头，滤波器抽头之间的时延可由不同波长之间的模式色散获得，避免了对光信号偏振不稳定性问题的考虑。然而，这种经典设计的缺点是高成本和高复杂性，只能实现有限的滤波功能，限制了滤波器的特性和应用范围。低成本解决方案往往用单个宽带非相干光源基于光谱切片来实现多波长之间的模式色散进而获得不同模式之间的时延，但是，由于引用了类噪音光源，该解决方案的代价是信噪比很低。

另一方面，光子滤波器还可以用相干体制来实现。应用单波长光源的优点是降低了成本，简化了系统。然而目前，基于相干体制的微波光子滤波器面临分辨率低和稳定性差的技术难题。

发明内容

本发明所提供的结合相干体制和非相干体制技术优势于一体的可调谐变抽头微波光子滤波器，可以解决常规微波光子滤波器分辨率较低、稳定性较差的技术问题，并实现微波光子滤波器可调谐性和抽头数可变特性。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

结合相干体制和非相干体制技术优势于一体的可调谐变抽头微波光子滤波器，有延迟线前、延迟线和延迟线后三部分。包括单波长光源，偏振控制器，马赫增德尔调制器，射频信号发生器，激光功率放大器，第一准直透镜，机械狭缝，平凸透镜，多模光纤，第二准直透镜，光束分束器，红外成像装置，聚焦透镜，空间光电探测器。