[发明专利]基于少模光纤布拉格光栅的微波光子滤波器

说明书

本发明公开了一种基于少模光纤布拉格光栅的微波光子滤波器，属于微波光子学领域，由激光器、电光调制器、少模光纤布拉格光栅延迟线模块、少模光纤环形器、光子灯笼、合束器、光电探测器及矢量网络分析仪组成。少模光纤布拉格光栅延迟线模块是该滤波器的核心部分。该延迟线采用模分复用技术，在单一信号波长下将模式维度作为复用信道，在少模光纤上级联布拉格光栅激发不同模式，通过控制各个光栅之间的距离形成延迟线。本发明利用少模光纤布拉格光栅延迟线，实现多抽头、高频率、带宽大、低损耗、高稳定性的滤波器，克服传统微波光子滤波器利用波分复用技术需要多波长光源及激光器阵列的成本高的缺点，极大地提高了系统的集成度并降低了系统成本。

技术领域

本发明属于微波光子学领域，具体涉及一种基于少模光纤布拉格光栅的微波光子滤波器。

背景技术

随着通信技术及实时音频、视频等通讯方式的不断发展，信道带宽要求不断提高，载波频率已经从微波演变到了毫米波。信号频率的增加使得链路传输损耗增大，限制了信号的传输距离。微波光子学结合微波系统与光学系统，将毫米波段的信号调制到光信号上，在光域中处理微波信号，具有损耗低、抗电磁干扰能力强等优势。

在微波光子学的信号处理子系统中，微波光子滤波器是关键技术之一，在雷达和毫米波通信等领域中，得到了广泛的研究和应用。微波光子滤波器克服了传统电子滤波器的操作不灵活、存在电子瓶颈与频率相关损耗等缺点，具有低损耗、低成本、带宽大、体积小、抑制电磁干扰等优点。

微波光子滤波器分为相干和非相干两类。其中，光学相干滤波器相位敏感，有较大的相干噪声，受环境影响比较大，在实际应用中受到很大的限制。另外，随着光纤质量不断提高，基于光纤延迟线的非相干微波光子滤波器成为研究的重点。光纤结构的非相干微波光子滤波器通常采用高色散光纤或布拉格光纤光栅，基于多个光学波长光源的激光阵列或多波长激光器来实现滤波器的多个抽头，系统体积大、复杂度和成本都很高；利用切割宽带光源的方法实现基于多个光学波长光源的微波光子滤波器的多个抽头，系统稳定性低、信噪比低。少模光纤可同时传输不同模式，可以大大提高光纤通信系统的传输容量，不仅具有多模光纤的低非线性的特点，还具有单模光纤的低损耗传输的特点。另外，光纤光栅具有体积小、插入损耗低、成本低、可进行模式转换等优点。在微波光子滤波器结构中，在单波长下引入模式维度，利用少模光纤布拉格光栅激发不同模式，形成光纤延迟线，简化了系统结构的同时降低了系统成本。因此，在雷达及无线通信领域中，基于少模光纤布拉格光栅的微波光子滤波器具有很大的发展前景。

发明内容

本发明旨在针对基于波分复用技术的微波光子滤波器时，应用激光阵列或多波长激光器带来的系统结构复杂、体积大、成本高的问题，引入模式维度，提出基于少模光纤布拉格光栅的微波光子滤波器，具有稳定性高、结构简单、成本低、分辨率高等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于少模光纤布拉格光栅的微波光子滤波器，其系统结构图如图1所示，由激光器1、电光调制器2、少模光纤布拉格光栅延迟线模块3、少模光纤环形器4、光子灯笼5、合束器6、光电探测器7及矢量网络分析仪8组成；其中，所述激光器1的输出端口与电光调制器2的一个输入端口相连接，矢量网络分析仪8的输出端口与电光调制器2的另一个输入端口相连接；电光调制器2的输出端口连接少模光纤环形器4的第一端口41；少模光纤环形器4的第二端口42连接少模光纤布拉格光栅延迟线模块3的输入端口，少模光纤环形器4的第三端口43连接光子灯笼5的尾纤输入端口；光子灯笼5的输出端口连接合束器6的输入端口；合束器6的输出端口与光电探测器7的输入端口相连接；光电探测器7的输出端口最终和矢量网络分析仪8的输入端口相连。

优选地，所述激光器1产生连续单波长光波,光波的波长为1550.51nm。

优选地，所述矢量网络分析仪8产生扫频信号，通过电缆将扫频信号输入到所述电光调制器2中。