[发明专利]一种连续调频脉冲微波信号产生装置与方法

权利要求书

1.一种连续调频脉冲微波信号产生装置，其特征在于，该装置包括非平衡单臂干涉模块、频时映射模块、光电转换模块，所述非平衡单臂干涉模块依次连接频时映射模块、光电转换模块，其中，非平衡单臂干涉模块包含飞秒锁模激光器(1)、光环形器(2)及等效频域滤波单元，所述等效频域滤波单元由光纤转接结构(3)及群时延发生器(4)组成，其中，所述飞秒锁模激光器(1)输出端与光环形器(2)的输入端端口①连接，光环形器(2)的输出端端口②与光纤转接结构(3)输入端连接，光纤转接结构(3)与群时延发生器(4)共轴，所形成的光干涉频谱整形信号由光环形器(2)的输出端端口③输出。

2.根据权利要求1所述的连续调频脉冲微波信号产生装置，其特征在于，所述等效频域滤波单元中，光纤转接结构(3)为光纤探头(9)，群时延发生器(4)为可调光学延迟线(10)，其连接关系是：光纤探头(9)输出端与可调光学延迟线(10)反光元件共轴。

3.基于权利要求1所述的连续调频脉冲微波信号产生装置，其特征在于，所述等效频域滤波单元中，光纤转接结构(3)为光纤准直镜(11)，群时延发生器(4)为轴向镀膜电光调制器(12)，其连接关系是：光纤准直镜(11)与轴向镀膜电光调制器(12)共轴。

4.根据权利要求1～3任一项所述的连续调频脉冲微波信号产生装置，其特征在于，所述频时映射模块为色散光纤(5)，其中，光环形器(2)的端口③与色散光纤(5)输入端连接。

5.根据权利要求1～3任一项所述的连续调频脉冲微波信号产生装置，其特征在于，所述光电转换模块由光功率放大器(6)、光电探测器(7)组成，其中，光功率放大器(6)输入端与色散光纤(5)输出端连接，光功率放大器(6)输出端与光电探测器光输入端(7)连接，所产生的脉冲微波信号即由光电探测器电输出端输出。

6.一种连续调频脉冲微波信号产生方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1.基于非等臂干涉模块，利用等效频域滤波单元产生具有群延迟的两束飞秒激光，并通过光环形器进行合束，进而通过频域干涉原理实现飞秒锁模光脉冲信号的频谱整形，将整形后的光脉冲信号输入至频时映射模块；

S2.基于频时映射模块对输入的光脉冲信号进行频时映射，获得时域干涉光脉冲信号，将光脉冲信号输入至光电转换模块；

S3.基于光电转换模块，将光脉冲信号进行功率放大，利用光电探测器转化为可调谐脉冲微波信号输出，其中可调谐脉冲微波信号频率的调谐方式为：依据公式f_I＝-Δτ·c/DLλ²，通过改变进入光电探测器的两束飞秒激光之间群延迟时间Δτ，以实现可调谐脉冲微波信号频率的实时连续调谐，其中，c为光速，D为色散光纤(5)的色散常数、L为色散光纤(5)的光纤长度，λ为飞秒锁模激光器(1)产生飞秒激光的中心频率，Δτ为进入光电探测器(7)的两束飞秒激光之间群延迟时间。

7.基于权利要求6所述的连续调频脉冲微波信号产生方法，其特征在于，步骤S3中“可调谐脉冲微波信号的调谐方式”，具体为：依据公式f_I＝-2d/DLλ²，通过改变光纤探头(9)表面反射光与光学延迟线(10)反射光之间的光程差d，以实现可调谐脉冲微波信号频率的实时连续调谐，其中，d为光纤探头表面反射光与光学延迟线反射光之间的光程差，D为色散光纤(5)的色散常数，L为色散光纤(5)的光纤长度，λ为飞秒锁模激光器(1)产生飞秒激光的中心频率。

8.根据权利要求6所述的连续调频脉冲微波信号产生方法，其特征在于，步骤S3中“可调谐脉冲微波信号的调谐方式”，具体为：依据公式通过改变轴向镀膜电光调制器(12)的外加电场E，调控轴向镀膜电光调制器(12)中电光晶体未加电压时入射偏振下的折射率n_a，从而调整两束飞秒激光之间的群延迟时间，以实现可调谐脉冲微波信号频率的实时连续调谐；

其中，n_a为轴向镀膜电光调制器(12)中电光晶体未加电压时入射偏振下的折射率，E为轴向镀膜电光调制器(12)外加电场，γ为轴向镀膜电光调制器(12)中电光晶体电光系数，l为轴向镀膜电光调制器(12)中电光晶体长度，D为色散光纤(5)的色散常数，L为色散光纤(5)的光纤长度，λ为飞秒锁模激光器(1)产生飞秒激光的中心频率。