[发明专利]一种基于光开关的微波光子跳频信号产生装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于光开关的微波光子跳频信号产生装置及方法，属于光通信技术领域。本发明由光源、分束器、光频梳生成器、电光移频器、声光调制器、数字频率合成器、滤波器阵列、信号控制单元、电控高速光开关、合束器、光电探测器组成。本发明利用超窄带宽光滤波器将光频梳梳齿分离，通过光开关选通与本振光拍频产生跳频信号。相比现有技术，本发明能够产生高速高阶高稳定性的跳频信号。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种基于光开关的微波光子跳频信号产生装置及方法。

背景技术

随着日益增长的电子战威胁，军事通信中受截获和干扰的风险不断增加。高速跳频通信有着良好的保密性和抗干扰性能，特别在军事通信领域中得到了飞速发展，现在绝大多数军用通信系统都采用跳频通信以增加抗干扰、抗截获的能力。然而目前主要的跳频通信系统受到电子器件本身的限制，跳频速度仅能够达到毫秒量级，跳频带宽难以达到GHz量级，难以满足应用需求。

微波光子学融合了光子技术高速率、大带宽、低损耗、抗电磁干扰能力强等特点，在一定程度上弥补了电子技术的不足，因此近年来，基于微波光子技术的跳频信号产生方案陆续受到研究者们的关注。光学跳频信号产生方法主要包括电光调制器法、直调激光器外差法和可调滤波器法。其中第一类利用基带编码信号控制电光调制器实现开关功能，使基带信号对应不同频率的输出，这种方案简单但是只能产生二阶跳频信号；第二类方案用基带信号控制DBR激光器的相区改变激光器输出频率，通过外差检测得到多阶跳频信号，在实际中DBR激光器的波长调谐速度慢难以实现高速跳频，并且在调谐过程中稳定性差；第三类方案中滤波器中心频率易受环境的影响，产生跳频信号频率稳定性差。

发明内容

为了克服上述技术存在的不足，本发明提供了一种基于光开关的微波光子跳频信号产生装置及方法，利用窄带滤波器将较小重复频率光频梳的梳齿分开，通过光开关选择不同的梳齿与本振光拍频产生高速跳频信号。

本发明为了实现上述目的，具体采用了以下技术方案：

一种基于光开关的微波光子跳频信号产生装置，包括光源1、分束器2、光梳生成器3、电光移频器4、声光调制器5、时钟频率源6、数字频率合成器7、滤波器阵列8、信号控制单元9、电控高速光开关10、合束器11、光电探测器12；

其中，光源1产生的光信号经分束器2分为上支路和下支路，时钟频率源6产生时钟信号和频率信号，下支路经过电光移频器4改变光频作为本振，上支路经光频梳生产器3产生光频梳；数字频率合成器7产生的基带信号经声光调制器5加载到每一根光梳齿上，滤波器阵列8将光梳齿分离并输入电控高速光开关10；信号控制单元9控制光开关对输入通道按照跳频图案选通，并与本振光经过合束器11合束后进入光电探测器12拍频，产生跳频信号。

一种基于光开关的微波光子跳频信号产生方法，包括以下步骤：

将光源1产生的光信号经分束器2分为上支路和下支路；

通过时钟频率源6产生时钟信号和频率信号；

下支路经过电光移频器4改变光频作为本振；

上支路经光频梳生产器3产生光频梳；

数字频率合成器7产生的基带信号经声光调制器5加载到每一根光梳齿上；

滤波器阵列8将光梳齿分离并输入电控高速光开关10；

信号控制单元9控制光开关对输入通道按照跳频图案选通，并与本振光经过合束器11合束后进入光电探测器12拍频，产生跳频信号。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过产生重复频率较低的光频梳，利用具有超窄带宽的光滤波器将梳齿分离，再通过电控高速光开关选择与本振光拍频产生高速跳频信号。

2、本发明利用光频梳产生多个光频信号可以实现高阶跳频信号，高速电控光开关相比直调激光器响应更快，因此能够实现高速高阶高稳定性的跳频信号产生。

附图说明