[发明专利]基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成方法及网络系统

权利要求书

1.一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成网络系统，其特征在于，包括：

克尔光频梳产生模块，用于生成一个相干宽带光频梳信号，作为光控波束形成网络的多波长光源，并通过波分复用器将多波长光源分束成多路光信号；

调制模块，通过电光调制器阵列将外部多个天线阵元的微波信号分别调制到多路光信号上；

多路光延时网络模块，用于提供不同的延迟和衰减，实现对信号相位和幅度的调控，并将多路光信号合束；

解调模块，通过光电探测器将波束形成后的调制光信号下变频，输出微波信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成网络系统，其特征在于，所述克尔光频梳产生模块包括单色激光器、微谐振腔和波分复用器；单色激光器用于产生泵浦激光，单色激光器的输出端与微谐振腔输入端相连，微谐振腔的输出端与波分复用器相连，分束成多路信号后与电光调制器阵列的输入端口相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成网络系统，其特征在于，所述克尔光梳产生模块产生的克尔光频梳为主梳态克尔光频梳、亮孤子态克尔光频梳、暗孤子态克尔光频梳、孤子晶体态克尔光频梳四种形式之一。

4.根据权利要求2所述的一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成网络系统，其特征在于，克尔光频梳产生模块产生克尔光频梳的方式为以下三种之一：

方式一：单色激光器产生的连续波激光进入微谐振腔，产生克尔光频梳信号；

方式二：单色激光器产生的连续波激光进入微环谐振腔，对微谐振腔进行热调谐或压电陶瓷调谐，实现光频梳信号的生成；

方式三：无光隔离器的单色激光器产生的连续波激光进入微谐振腔，基于后向瑞利散射效应实现单色激光器与微谐振腔的锁定，通过调控单色激光器与微谐振腔之间的相位，实现启钥式克尔光频梳的生成。

5.根据权利要求2所述的一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成网络系统，其特征在于，所述微谐振腔的材质为氮化硅、铌酸锂薄膜、氟化镁或二氧化硅，微谐振腔的结构为微环、微盘或微球，微谐振腔的品质因数范围为10⁶~10⁹，微谐振腔的色散设计为正常色散或反常色散。

6.根据权利要求1所述的一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成网络系统，其特征在于，所述多路光延时网络模块对多路光信号提供不同的延迟和衰减，进而对信号的相位和幅度进行调整；多路光延时网络模块中的每一路均包括多个级联的光开关、不同长度的延迟线、可调光衰减器，利用切换光开关状态选择不同的延迟通道，进而实现不同的信号延迟，利用调控可调光衰减器实现每一路信号的幅度均衡。

7.根据权利要求6所述的一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成网络系统，其特征在于，所述多路光延时网络模块的光开关为热光开关、磁光开关或声光开关，延迟线为延迟波导或微环。

8.一种基于克尔光频梳的超宽带多通道波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）单色激光器产生连续波激光，输入微谐振腔中，利用微谐振腔的克尔效应生成具有等频率间隔的宽带克尔光频梳；

（2）宽带克尔光频梳进入波分复用器，宽带克尔光频梳信号分束成多路光信号；

（3）多路光信号进入电光调制器阵列，调节其直流偏置电压，将多个天线阵元接收到的射频信号分别调制到多路光信号上；

（4）多路调制光信号分别输入光延时网络模块的多个通道中；

（5）多路光延时网络模块利用光开关选择不同长度的光延时线，对多路光信号提供不同的时间延迟，调控各路光信号的相位和幅度，并合束成一路信号；

（6）多路光延时网络模块输出光信号输入光电探测器；

（7）光电探测器用于将完成相位匹配的光载微波信号下变频，输出微波信号。