[发明专利]大调谐范围线性调频信号产生方法及其装置

摘要

一种大调谐范围线性调频信号产生方法及其装置，大信号调制模式下，利用电光调制器对可调谐光源输出的光载波和射频本振输出的射频信号进行电光调制，得到双波长光信号，调制光信号经过波长分离和偏振复用模块产生偏振正交的双波长光信号，偏振正交双波长光信号作为光载波，输入偏振调制器，与抛物线波形激励信号进行电光调制；经探测器拍频产生线性调频信号，调节可调谐光源输出波长和射频本振输出频率对产生的线性调频信号进行载频调谐，本方案产生的线性调频信号具有稳定性好、载频高、调谐范围大、波形可重构等优势，应用前景十分广泛。

主权项

1.一种大调谐范围线性调频信号产生装置，包括波长可调谐激光器(1)、射频本振源(2)、双平行马赫曾德尔调制器(3)、光环行器(4)、偏振分束器(5)、光纤布拉格光栅(6)、偏振控制器B(7)、偏振控制器A(9)、光隔离器(8)、偏振调制器(10)、检偏器(11)、探测器(12)，其特征在于，波长可调谐激光器(1)、射频本振源(2)同双平行马赫曾德尔调制器(3)相连接；双平行马赫曾德尔调制器(3)受射频本振源(2)输出信号调制，双平行马赫曾德尔调制器(3)、光环行器(4)、偏振控制器A(9)、偏振调制器(10)依次连接，偏振调制器(10)受激励信号的调制，并与检偏器(11)相连接，检偏器(11)与探测器(12)相连接；光环行器(4)还与偏振分束器(5)的输入端相连接，偏振分束器(5)的一个输出端与光纤布拉格光栅(6)、偏振控制器B(7)、光隔离器(8)的输入端依次相连接，光隔离器(8)输出端与偏振分束器(5)的另一个输出端相连接，构成萨格纳克环结构；所述的波长可调谐激光器(1)输出光信号作为光载波输入双平行马赫曾德尔调制器(3)，双平行马赫曾德尔调制器(3)由两个子调制器，分别为子MZM‑1和子MZM‑2和一个主调制器，即主MZM构成，只有子MZM‑1受本振信号调制，当子MZM‑1为最大偏置点时，双平行马赫曾德尔调制器(3)调制输出光信号包络E1(t)为公式(1)所示：式中，ωc为输入光载波频率，m为子MZM‑1调制系数，ω为输入射频本振频率，θ为主MZM直流偏置相位，θ1为子MZM‑2直流偏置相位，J0()为0阶一类贝塞尔函数、J2()为2阶一类贝塞尔函数，t为时间；通过调整θ和θ₁，可将任意调制系数情况下光载波完全抑制掉，得到正负2阶光边带，正负2阶光边带作为双波长光信号经光环行器(4)输入萨格纳克环结构，分为偏振态相互正交的两部分，其逆时针方向的光信号，即偏振方向沿x轴被光隔离器(8)隔离掉，顺时针方向的光信号，即偏振方向沿y轴经光纤布拉格光栅(6)反射透射作用后，负2阶信号被反射回去，正2阶信号透射过去，调节偏振控制器B(7)将正2阶光信号偏振方向旋为x轴，经光隔离器(8)后输入偏振分束器(5)另一个端口，即x轴端口，在萨格纳克环输出端，得到偏振态相互正交的双波长光信号，萨格纳克环输出信号为公式(2)所示：式中，x和y轴方向分别表示偏振分束器的两个偏振轴方向；调节偏振控制器A(9)使偏振正交双波长光信号偏振方向对准偏振调制器(10)的偏振轴，偏振调制器(10)受激励信号驱动，其输出调制信号为公式(3)所示：式中，β为偏振调制器调制系数,s(t)为激励信号振幅归一化后波形表达式；调整检偏器(11)检偏角与偏振调制器偏振轴夹角为45°，探测器(12)输出电信号i(t)为公式(4)所示：因此，最终输出信号载频为射频本振频率的4倍，信号形式由激励信号波形s(t)决定，信号具有高的载频、大的调谐范围和好的可重构性。