一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器，涉及建筑工程领域，窄线宽连续波光纤激光器的输出端与分光耦合器Ⅰ的a端口连接，分光耦合器Ⅰ的c端口与双环结构布里渊光纤激光器的a端口连接，分光耦合器Ⅰ的b端口与相位调制器的a端口连接，相位调制器的c端口与双环结构布里渊光纤激光器的b端口连接，双环结构布里渊光纤激光器的c端口与分光耦合器Ⅱ的a端口连接，分光耦合器Ⅱ的b端口与光谱仪的输入端口连接，分光耦合器Ⅱ的c端口与光电探测器的输入端口连接，光电探测器的输出端与矢量网络测试仪的输入端连接，矢量网络测试仪的输出端与相位调制器的b端口连接。实现了微波光子滤波器的亚千赫兹级窄带宽单通滤波。单通滤波。单通滤波。

【技术实现步骤摘要】
一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器


[0001]本专利技术涉及微波光子信号处理领域，具体为一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器。

技术介绍

[0002]微波光子学是利用光子技术在微波系统中实现射频功能的一门活跃的交叉学科。微波光子滤波器是微波光子学的一个主要课题，由于其低损耗、高线宽、抗电磁干扰的优点以及克服电子方法局限性的潜力，多年来一直受到人们的关注。具有窄带宽的微波光子滤波器能够提供高频率选择性，它们是实现高分辨率信号识别系统设计所需要的关键技术。2013年香港理工大学刘杰等人通过两个级联的无限脉冲响应滤波器，展示了具有249.31kHz的3dB带宽的超窄单通带微波光子滤波器；2017年东南大学仪器科学与工程学院韩辰等人报道了一种基于半导体光放大器双折射效应的微波光子滤波器，其3dB带宽为2.45MHz；2018年中国科学院温华顺等人设计了一种基于受激布里渊散射和光纤环形谐振腔的超高品质可调谐单通带微波光子滤波器，可以得到950kHz的3dB带宽。
[0003]使用无限脉冲响应微波光子学滤波器由于放大的自发辐射的存在，以及光电接收器对接收信号有一定的信噪比要求，使得带宽不可能无限制压窄；通过基于半导体光放大器双折射效应的微波光子滤波器，可实现窄带宽滤波器的设计，但是半导体光放大器与光纤的耦合损耗太大，噪声及串扰较大且易受环境温度影响，因此稳定性较差；通过基于受激布里渊散射的微波光子滤波器，因光纤环形谐振腔的结构限制了受激布里渊散射增益的压窄阈值，微波光子滤波器滤波范围仅能达到千赫兹级。为了解决上述问题，需要改进基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决目前使用无限脉冲响应的微波光子学滤波器，带宽不可能无限制压窄；通过基于半导体光放大器双折射效应的微波光子滤波器，稳定性较差；通过基于受激布里渊散射的微波光子滤波器，滤波范围仅能达到千赫兹级，提供了一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器。
[0005]本专利技术采用如下技术方案实现：一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器，窄线宽连续波光纤激光器的输出端与分光耦合器Ⅰ的a端口连接，分光耦合器Ⅰ的c端口与双环结构布里渊光纤激光器的a端口连接，分光耦合器Ⅰ的b端口与相位调制器的a端口连接，相位调制器的c端口与双环结构布里渊光纤激光器的b端口连接，双环结构布里渊光纤激光器的c端口与分光耦合器Ⅱ的a端口连接，分光耦合器Ⅱ的b端口与光谱仪的输入端口连接，分光耦合器Ⅱ的c端口与光电探测器的输入端口连接，光电探测器的输出端与矢量网络测试仪的输入端连接，矢量网络测试仪的输出端与相位调制器的b端口连接。
[0006]实施时，本专利技术所设计的一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波
器，窄线宽连续波光纤激光器的波长为1550nm，线宽为0.1kHz，最大输出功率为15dBm，窄线宽连续波光纤激光器的输出端与分光耦合器Ⅰ的a端口连接，分光耦合器Ⅰ为分光比为90:10的耦合器，b端口为90%输出端口，c端口为10%输出端口；分光耦合器Ⅰ的c端口与双环结构布里渊光纤激光器的a端口连接，分光耦合器Ⅰ的b端口与相位调制器的a端口连接，相位调制器的c端口与双环结构布里渊光纤激光器的b端口连接，双环结构布里渊光纤激光器的c端口与分光耦合器Ⅱ的a端口连接，分光耦合器Ⅱ为分光比为50:50的耦合器，分光耦合器Ⅱ的b端口与光谱仪的输入端口连接，光谱仪的波长范围为600~1700nm，波长分辨率为0.02~2，波长线性度为0.01~0.02，测量功率范围为
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90~20dBm，分光耦合器Ⅱ的c端口与光电探测器的输入端口连接，光电探测器的线宽为50GHz，光输入功率的线性响应为10dBm，光电探测器的输出端与矢量网络测试仪的输入端连接，矢量网络测试仪的输出端与相位调制器的b端口连接，矢量网络分析仪的频率范围为300kHz~20GHz，其频率分辨率为1Hz，中频线宽为10Hz~1.5MHz，频率范围在1MHz~6GHz时，其功率范围为
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85dBm~10dBm，相位调制器的调制波长范围为1530~1625nm，电光线宽为25GHz，插值损耗为2.5dB。其中，在双环结构布里渊光纤激光器中，包括偏振控制器，偏振控制器Ⅰ的输入端与分光耦合器Ⅱ的c端口连接，偏振控制器Ⅰ的输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与光环形器的a端口连接，光环形器的b端口与长度为100m的单模光纤Ⅰ的b端连接，光环形器的c端口与分光耦合器
Ⅴ
的a端口连接，分光耦合器
Ⅴ
的c端口与长度为10m的单模光纤的输入端连接，单模光纤Ⅱ的输出端与分光耦合器
Ⅴ
的b端口连接，分光耦合器
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为分光比为50:50的耦合器，分光耦合器
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的d端口与分光耦合器Ⅳ的a端口连接，分光耦合器Ⅳ为分光比为99:1的耦合器，a端口为输入端，b端口为99%输出端，c端口为1%输出端，分光耦合器Ⅳ的c端口与分光耦合器Ⅱ的a端口连接，分光耦合器Ⅳ的b端口与偏振控制器Ⅱ的输入端连接，偏振控制器Ⅱ的输出端与分光耦合器Ⅲ的b端口连接，分光耦合器Ⅲ为分光比为50:50的耦合器，分光耦合器Ⅲ的a端口与单模光纤Ⅰ的a端连接，分光耦合器Ⅲ的c端口与相位调制器的c端口连接。使用时，窄线宽连续波光纤激光器1作为泵浦光源，由分光耦合器Ⅰ的a端口输入，分光耦合器Ⅰ的c端口为10%输出端口，输出泵浦光至双环结构布里渊光纤激光器的a端口，分光耦合器Ⅰ的b端口为90%输出端口输出光载波，光载波由相位调制器的a端口进入，经过相位调制器将来自于矢量网络测试仪的射频信号调制到泵浦光产生调制光，并由相位调制器的c端口将调制光输入到双环结构布里渊光纤激光器中，经过双环结构布里渊光纤激光器产生窄线宽激光，窄线宽激光经过50:50的分光耦合器Ⅱ输出，b端口输出信号直接输入光谱仪进行观测，c端口输出信号经过光电探测器拍频，将信号输出至矢量网络测试仪测试。其中，在双环结构布里渊光纤激光器中，由分光耦合器Ⅰ的c端口输出的泵浦光，进入偏振控制器Ⅰ调节，随后被掺铒光纤放大器将功率放大至高于单模光纤的布里渊散射的阈值，掺铒光纤放大器的输入功率范围为
‑
20~15dBm，最大输出功率为37dBm；经过光环形器的a端口从光环形器的b端口输出，由单模光纤Ⅰ的b端口注入单模光纤Ⅰ，同时，分光耦合器Ⅲ的a端口输出的调制光由单模光纤Ⅰ的a端口注入单模光纤Ⅰ中，调制光与泵浦光在100m单模光纤Ⅰ中相互作用并激发布里渊散射，产生斯托克斯光经过光环形器的b端口并从光环形器的c端口输出，注入由分光比为50:50分光耦合器
Ⅴ
和一个10m长的单模光纤Ⅱ构成的环形谐振腔，并沿逆时针方向环绕谐振腔，混合信号表现出周期性共振，并且每个共振的线宽非常窄，经过调节偏振控制器Ⅱ使得其对应于谐振模式的频率，布里渊增益谱被压缩并成为唯一稳定窄线宽
布里渊增益谱，经过分光耦合器Ⅲ的b本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器，其特征在于：包括窄线宽连续波光纤激光器（1），所述窄线宽连续波光纤激光器（1）的输出端与分光耦合器Ⅰ（2A）的a端口连接，所述分光耦合器Ⅰ（2A）的c端口与双环结构布里渊光纤激光器（4）的a端口连接，所述分光耦合器Ⅰ（2A）的b端口与相位调制器（3）的a端口连接，所述相位调制器（3）的c端口与双环结构布里渊光纤激光器（4）的b端口连接，所述双环结构布里渊光纤激光器（4）的c端口与分光耦合器Ⅱ（2B）的a端口连接，所述分光耦合器Ⅱ（2B）的b端口与光谱仪（5）的输入端口连接，所述分光耦合器Ⅱ（2B）的c端口与光电探测器（6）的输入端口连接，所述光电探测器（6）的输出端与矢量网络测试仪（7）的输入端连接，所述矢量网络测试仪（7）的输出端与相位调制器（3）的b端口连接。2.根据权利要求1所述的一种基于布里渊光纤激光器的窄带单通微波光子滤波器，其特征在于：所述双环结构布里渊光纤激光器（4）包括偏振控制器Ⅰ（8A），所述偏振控制器Ⅰ（8A）的输入端与分光耦合器Ⅱ（2B）的c端口连接，所述偏振控制器Ⅰ（8A）的输出端与掺铒光纤放大器（9）的输入端连接，所述掺铒光纤放大器（9）的输出端与光环形器（10）的a端口连接，所述光环形器（10）的b端口与单模光纤Ⅰ（11A）的b端连接，所述光环形器（10）的c端口与分光耦合器
Ⅴ
（2E）的a端口连接，所述分光耦合器
Ⅴ
（2E）的c端口与单模光纤（11B）的输入端连接，所述单模光纤Ⅱ（11B）的输出端与分光耦合器
Ⅴ
（2E）的b端口连接，所述分光耦合器
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（2E）的d端口与分光耦合器Ⅳ（2D）的a端口连接，所述分光耦合器Ⅳ（2D）的c端口与分光耦合器Ⅱ（2B）的a端口连接，所述分光耦合器Ⅳ（2D）的b端口与偏振控制器Ⅱ（8B）的输入端连接，所述偏振控制器Ⅱ（8B）的输出端与分光耦合器Ⅲ（2C）的b端口连接，所述分光耦合器Ⅲ（2C）的a端口与单模光纤Ⅰ（11A）的a端连接，所述分光耦合器Ⅲ（2C）的c端口与相位调制器（3）的c端口连接。3.根据权利要求2所述的一种基于布里渊光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：丑修建，刘毅，游亚军，贺文君，王琳毅，江恺，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：