[发明专利]一种负抽头系数的微波光子滤波器和光电振荡器

说明书

本发明提供了一种负抽头系数的微波光子滤波器和光电振荡器，属于光通信和微波光子领域。本发明利用光相位调制到强度调制转换构造了负抽头系数微波光子滤波器，并在此基础上加入反馈和放大构造了光电振荡器。本发明提供了一种成本低、结构简单、易于实现并具有调谐性的光电振荡器。

技术领域

本发明属于光通信和微波光子领域，特别涉及一种负抽头系数的微波光子滤波器和光电振荡器。

背景技术

微波光子学是将微波与光结合，把光学技术应用于微波系统中，利用光学系统特有的低损耗，大带宽的巨大优势进行微波信号的传输和处理。与传统的全电学处理方法相比，微波光子技术突破了传统微波系统传输带宽较小和处理速度较低等方面的瓶颈，拥有小尺寸、大带宽、低损耗、不受电磁干扰及频率响应平坦等优点，可以完成传统微波系统中较复杂甚至是难以实现的微波信号处理和高速传输等。

光电振荡器是利用微波光子学技术产生微波信号的一种方法，通过利用光纤链路的低相位噪声和低损耗特性，将系统中的噪声在光域或电域进行选频，并不断反馈放大，最终振荡产生微波信号。这种方法可以避开较为复杂的半导体工艺，设备简单，并具有频谱纯净、相位噪声低、可调谐范围大等优势。

传统的光电振荡器通常采用窄带带通电滤波器来选择期望的振荡频率，但也正是由于电滤波器难以达到高Q值(高中心频率、低带宽)，光电振荡器的性能会受到限制。微波光子滤波器利用微波信号调制光载波，并在光域内进行处理，再用探测器还原为微波信号。整个系统的响应相当于对原信号滤波。如果结合微波光子滤波器技术和光电振荡器技术，将会对光电振荡器的调谐性能和噪声性能有很大的提升。

和电域的有限冲击响应滤波器类比，微波光子滤波器可以利用多路载波作为抽头，将微波信号经过电光调制器调制上去，通过改变每路载波的强度或者相位提供抽头系数，再在每路载波之间引入延时，最后通过光电探测器输出，实现滤波功能。但是改变载波的强度只能构造正抽头系数，而全正抽头系数的光电振荡器只能为低通滤波，不能直接运用到光电振荡器中；而光学相移器结构复杂，且通常需要配合锁相器件，会增加系统成本。所以，需要构造负抽头系数的微波光子滤波器，并以此为基础设计光电振荡器。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种负抽头系数的微波光子滤波器和光电振荡器。本发明利用两个波长的光相位调制到光强度调制转换，构造了两个抽头系数分别为+1和-1的微波光子滤波器，并在此基础上加入反馈和放大构造了光电振荡器。

本发明采用的技术方案为：可调光源1和可调光源2输出波长分别为λ₁和λ₂，经过光耦合器耦合后，进入相位调制器进行调制，相位调制信号经过光鉴频器鉴频后转变为强度调制信号，再经过色散介质之后通过光电探测器还原为电信号，经过放大之后反馈回相位调制器。整个系统的开环响应是抽头系数为+1和-1的双抽头有限冲击响应滤波器，抽头之间的延时由色散介质决定，其作用是为光电振荡器选频。系统中的噪声可以看做由多个频率的正弦波叠加组成，这些噪声经过不断循环选频、放大、反馈，最终形成稳定的振荡。

进一步地，所述光鉴频器的频率响应为梯形响应，拥有两个斜率为相反数的线性区。

进一步地，系统开环响应的双抽头微波光子滤波器，其+1和-1抽头系数，由λ₁和λ₂作为载波的相位调制信号被鉴频器两个斜率相反鉴频区鉴频产生。

进一步地，所述光鉴频器为啁啾布拉格光栅。

进一步地，两个抽头之间引入的延时量可以表示为：

T_d＝DLΔλ

其中，D为色散系数，L为色散介质长度，Δλ为λ₁和λ₂之差。

进一步地，所述色散介质为单模光纤。