一种全波段、多维度可调谐的全光纤体制微波信号产生方法技术

本发明专利技术公开了一种全波段、多维度可调谐的全光纤体制微波信号产生方法。可调谐光路实现在数百GHz范围内连续的宽带光频梳，与本振光合束后进行光电转换，产生全波段覆盖的微波信号。突破当前电光调制器件带宽不够的限制，为全波段微波信号发射应用领域提供光源支撑。通过压电陶瓷器件(PZT)实现激光中心波长的快速调节，不包括空间器件及大量的电学器件，有利于实现系统的小型化和便携化。所有器件可以拆卸维护，具有调整方便，功率监测，结构紧凑，使用方便灵活的特点。用方便灵活的特点。用方便灵活的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种全波段、多维度可调谐的全光纤体制微波信号产生方法


[0001]本专利技术属于激光
，涉及一种全波段、多维度可调谐的全光纤体制微波信号产生方法

技术介绍

[0002]传统雷达以电子为载体实现信号的产生与处理，因电子器件的带宽限制，再分辨率与数理速度上存在提升瓶颈。而微波光子雷达以光子为信息载体，能够更好、更快的产生与处理宽带雷达信号。同时，微波光子学作为融合了微波射频技术和光电子技术的新兴交叉学科，广泛应用于通信、传感、生物、医学、航空航天、军事和安全等领域。尤其是随着电子信息系统向宽带化、阵列化和小型化不断发展，微波光子技术被认为是解决信息系统面临的速率和带宽瓶颈的关键技术之一，其不仅具有微波射频技术泛在与灵活的优点，而且具有光子技术宽带与高速的优点。
[0003]高质量光源是微波光子系统的重要组成部分，在微波光子研究领域起到重要作用。光频率梳是一种具有多波长，且相邻波长间隔相等的梳状谱激光光源。在频域上光频梳光源具有大量丰富的频谱分量，在微波光子领域可用于任意波形产生、滤波器设计、宽带信号产生等
，已成为微波光子领域的一个重要研究方向。
[0004]现代雷达系统为实现不同功能，需要在不同工作频段上进行切换，以实现目标搜索、电子对抗等功能。目前产生宽带微波信号的方法有基于电光调制器对连续激光分成两束，一束通过调制产生多级边带，另一束通过单边带调制产生本振光，两束光通过拍频的方式产生宽带微波信号。但是这种方法受限于调制器与射频源的带宽及加载在调制器上的射频信号功率。目前商用的调制器与射频源带宽均小于100GHz，若想产生多级边带需要在调制器上加载高射频功率，增加了系统的复杂性，整体协调性及稳定性不足。使用两束单频激光器拍频的方式也可以产生宽带微波信号，但是用这种方法两束激光的相位不锁定，产生的微波信号相位噪声较大，无法满足实际应用需求。若扩大带宽需要使用不同波长的激光源，使得系统可调谐性较差。

技术实现思路

[0005]针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种全波段、多维度可调谐的全光纤体制微波信号产生方法，不包含空间器件及大量的电学器件，实现微波光子雷达中微波信号的全波段覆盖及激光中心波长的快速调节。其结构简单,可重构性、稳定性、可调谐性高。
[0006]本专利技术公开了一种全波段、多维度可调谐的全光纤体制微波信号产生方法。通过压电陶瓷器件(PZT)实现激光中心波长的快速调节，两路光频梳共用同一束单频窄线宽激光作为信号光，兼顾双光频率梳的相干性。在可调谐光路中控制电光调制器的工作点使得其工作在线性调制区，对电光调制器产生的线性啁啾进行精确补偿及对系统色散进行精确设计，并借助孤子压缩及时域滤波技术对激光脉冲进行多级压缩，最终泵入色散平坦高非
线性光纤中实现在数百GHz范围内连续可调的宽带光频梳，与本振光合束后进行光电转换，产生全波段覆盖的微波信号。
[0007]本专利技术的多维度可调谐全波段微波光子雷达光源，包括：
[0008]单频光纤激光器，用于产生单频保偏激光，激光中心波长通过压电陶瓷器件(PZT)实现调谐；
[0009]光纤耦合器，用于将激光分成两束；
[0010]第一马赫曾德尔强度调制器，用于对连续的信号光进行调制，在频谱上产生多级边带；
[0011]第二马赫曾德尔强度调制器，用于对上级调制产生的光进行进一步调制，产生更多的次级边带；
[0012]相位调制器，用于对上级调制器调制后的信号光进行进一步调制，引入线性啁啾，产生更多的次级边带；
[0013]任意波形发生器，用于对调制器提供任意波形的载波；
[0014]第一射频功率放大器，用于对提供给第一马赫曾德尔强度调制器的载波进行放大，以满足调制器的工作电压；
[0015]第二射频功率放大器，用于对提供给二马赫曾德尔强度调制器的载波进行放大，以满足调制器的工作电压；
[0016]第三射频功率放大器，用于对提供给相位调制器的载波进行放大，以满足调制器的工作电压；
[0017]移相器，用于对相位调制器上加载的载波进行相位延迟，以满足被调制的信号光中不同边带之间的相位关系；
[0018]射频倍频器，用于将加载在相位调制器上的载波进行倍频，以增加被调制的信号光的边带数量；
[0019]保偏掺铒光纤放大器，用于将调制后的信号光进行功率的预放大；
[0020]保偏铒镱共掺光纤放大器，用于将预防大后的信号光进行功率上的放大；
[0021]带通滤波器，用于对放大后的信号光进行滤波，滤除信号光之中由于光放大产生的自发辐射噪声；
[0022]压缩光纤，用于对放大后的信号光进行色散补偿，压缩时域脉宽；
[0023]增益平坦高非线性光纤，用于对压缩后的脉冲进行光谱上的展宽；
[0024]可编程滤波器，用于选择输出激光的波长及频率；
[0025]第三马赫曾德尔调制器，用于调制信号光，产生本振信号光；
[0026]可编程偏压控制器，用于对第三马赫曾德尔调制器的偏置电压进行控制，确保第三马赫曾德尔调制器工作在单边带调制条件下；
[0027]双通道直流电压源，用于对调制器提供直流电压，满足所需要的调制器偏置电压工作点；
[0028]宽带光纤耦合器，用于将本振光与调制光进行光路上的耦合；
[0029]光电二极管，用于将耦合后的激光进行光电转换，将光信号转换为电信号，得到所需频率的微波信号；
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031]本专利技术可以实现在数百GHz范围内连续可调的宽带光频梳，突破当前电光调制器件带宽不够的限制，为全波段微波信号发射应用领域提供光源支撑。微波信号可从L波段覆盖至毫米波波段(1
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300GHz)。所有器件可以拆卸维护，具有调整方便，可重构性高，结构紧凑，使用方便灵活的特点。
附图说明
[0032]图1为本专利技术多维度可调谐全波段微波光子雷达光源结构示意图
[0033]其中：1：单频光纤激光器；2：光纤耦合器；3：第一马赫曾德尔强度调制器；4：第二马赫曾德尔强度调制器；5：相位调制器；6：任意波形发生器；7：第一射频功率放大器；8：第二射频功率放大器；9：第三射频功率放大器；10：移相器；11：射频倍频器；12：保偏掺铒光纤放大器；13：保偏铒镱共掺光纤放大器；14：带通滤波器；15:压缩光纤；16：增益平坦高非线性光纤；17：可编程滤波器；18：第三马赫曾德尔调制器；19：第四射频功率放大器；20：可编程偏压控制器；21：双通道直流电压源；22：宽带光纤耦合器；23：光电二极管。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全波段、多维度可调谐的全光纤体制微波信号产生方法，其特征在于：是由单频光纤激光器；光纤耦合器；第一马赫曾德尔强度调制器；第二马赫曾德尔强度调制器；相位调制器；任意波形发生器；第一射频功率放大器；第二射频功率放大器；第三射频功率放大器；移相器；射频倍频器；保偏掺铒光纤放大器；保偏铒镱共掺光纤放大器；带通滤波器；压缩光纤；增益平坦高非线性光纤；可编程滤波器；第三马赫曾德尔调制器；第四射频功率放大器；可编程偏压控制器；双通道直流电压源；宽带光纤耦合器；光电二极管组成；单频光纤激光器(1)经光纤耦合器(2)分为两路，分别进入第一马赫曾德尔强度调制器(3)与第三马赫曾德尔强度调制器(18)；经第一马赫曾德尔强度调制器(2)调制后的光依次进入第二马赫曾德尔强度调制器(4)与相位调制器(5)；保偏掺铒光纤放大器(12)对经相位调制器(5)调制后的激光放大，并进入下级保偏铒镱共掺光纤放大器(13)中进一步放大；带通滤波器(14)对放大后的激光进行自发辐射噪声的滤除，激光随后进入到压缩光纤(15)中进行脉冲的压缩；激光进入到下级的增益平坦高非线性光纤(16)中进行频谱的展宽，实现百GHz的光频梳产生；使用可编程滤波器(17)对展宽后的激光进行频率的选择，得到所需要的频率的光梳；最后与另一路经第三马赫曾德尔强度调制器(18)调制后的激光在宽带光纤耦合器(22)的连接下发生拍频产生微波信号，并经通过光电二极管(23)发生光电转换，将光信号转换为电信号，得到所需要的微波信号；任意波形发生器(6)通过第一射频功率放大器(7)连接第一马赫曾德尔强度调制器，为其提供射频信号；任意波形发生器(6)通过第二射频功率放大器(8)连接第二马赫曾德尔强度调制器，为其提供射频信号；任意波形发生器(6)通过射频倍增器(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚传飞，王艺瑄，李平雪，熊文豪，朱飞宇，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：