【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波光子领域，具体涉及一种中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器。
技术介绍
1、在射频通信系统中，整个系统性能的好坏与微波信号的处理能力息息相关，那么微波滤波器便是微波信号处理中的核心部件，其主要功能是将原始传输的射频信号从复杂的环境噪声和各种杂散信号中过滤出来或者消除掉在通信系统中发生的光学干涉等现象造成的干扰信号影响，进而提高微波信号的信噪比，从而大大提高微波信号的传输质量。因此，高性能的微波滤波器在整个射频通信系统中极其重要，其滤波能力的高低直接决定了下一级的射频通信系统的性能好坏。
2、传统的微波滤波器整个滤波过程都在电域中完成，可调谐性差、灵活度差、工作频段范围太窄、传输损耗大、抗电子干扰的能力差、价格昂贵等缺点，难以达到现在通信系统对滤波器的性能要求。
3、微波光子滤波器将传统的微波技术与现代光学相结合，利用光电复合链路代替传统的微波电路，通过光学手段大大改善了传统的微波滤波器的缺点。微波光子滤波器具有调谐灵活、可集成、调谐范围大、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻等技术优势，具有广阔前景。
4、但是光滤波器中心波长易受温度等环境因素影响，微波光子滤波器(mpf)中心频率稳定性差，严重制约了其在现代电子信息系统的实际应用。因而针对这一技术瓶颈，研究消除温度等环境因素对mpf中心频率影响的技术，具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对
技术介绍
存在的问题，提出了一种中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器(mp
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，包括主激光器模块、光频率梳生成模块和微波光子带通滤波器模块；其中，主激光器模块由光放大器、第一光隔离器、1×2光耦合器、上传-下载型微环谐振腔和第一环形器组成，光频率梳生成模块由第一相位调制器、强度调制器、电功分器和微波源组成，微波光子带通滤波器模块由第二环形器、从激光器、第二相位调制器、第二光隔离器、光电探测器和上传-下载型微环谐振腔组成；
4、所述光放大器的输出端口与第一光隔离器的输入端口相连，第一光隔离器的输出端口与1×2光耦合器的输入端口相连，1×2光耦合器的输出端口port1与微环谐振腔的输入端口port1相连，微环谐振腔的drop端口port3与第一环形器的port2端口相连，第一环形器的port3端口与光放大器的输入端口相连；1×2光耦合器的输出端口port2与第一相位调制器的输入端口相连，微波源的输出端口与电功分器的输入端口相连，电功分器的输出端口port1与强度调制器的射频输入端口相连，电功分器的输出端口port2与第一相位调制器的射频输入端口相连，第一相位调制器的输出端口与强度调制器的输入端口相连；强度调制器的输出端口与第二环形器的port1端口相连，第二环形器的port2端口与从激光器相连，第二环形器的port3端口与第二相位调制器的输入端口相连，第二相位调制器的输出端口与第二光隔离器的输入端口相连，第二光隔离器的输出端口与第一环形器的port1端口相连，微环谐振腔的through端口port4与光电探测器的输入端口相连。
5、其中，上传-下载型微环谐振腔可以为微环、微盘、微球、光纤等形式的高q值上传-下载型光学谐振腔。
6、本专利技术微波光子滤波器包括主激光器模块、光频率梳生成模块和微波光子带通滤波器模块三个模块。其中，主激光器模块以光放大器和光带通滤波器构成正反馈光谐振腔产生窄线宽激光，其中光带通滤波器由谐振环下载段带通型传递光谱实现，产生激光的波长与谐振环光带通滤波器的中心角频率ω0相等。光频率梳生成模块利用微波源进行调谐步进的控制，通过调节微波源射频信号频率fm调节通过相位调制器之后生成的光学频率梳的梳齿间隔；主激光器模块生成的频率为ω0的种子光，生成频率为ω0+2πnfm的多个梳齿，其中n为整数。微波光子带通滤波器模块中，光学频率梳生成模块产生的光频梳通过第二环形器注入到从激光器中，光频梳中角频率为ω0+2πnfm的梳齿接近从激光器的振荡模式，从激光器工作在稳态锁定的状态，从激光器的波长被锁定在ω0+2πnfm，第二环形器port3输出的角频率为ω0+2πnfm的激光进入到第二相位调制器后产生光频梳，作为微波光子带通滤波模块的光载波，形成基于pm-im转换原理的mpf。
7、本专利技术提供的一种中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，实现基于光子互补滤波提升mpf的频率稳定性的过程为：
8、主激光器模块产生激光的波长与上传-下载型微环谐振腔的中心角频率ω0相等。主激光器模块产生的中心角频率为ω0的种子光输入到光频率梳生成模块中，强度和相位调制器被频率为fm的微波源调制，产生频率间隔为fm的光频梳。光学频率梳生成模块产生的光频梳通过第二环形器注入到从激光器中，光频梳中角频率为ω0+2πnfm的梳齿接近从激光器的振荡模式，从激光器工作在稳态锁定的状态，从激光器的波长被锁定在ω0+2πnfm，第二环形器port3输出的角频率为ω0+2πnfm的激光进入到第二相位调制器后产生光频梳，作为微波光子带通滤波模块的光载波；由于微环谐振腔的drop端口和through端口的传输光谱的中心频率相同，均为ω0，因此从激光器输出的光载波角频率为ω0+2πnfm的梳齿与带阻滤波器(微环谐振腔的through端)中心角频率的差值固定为(ω0+2πnfm)-(ω0)＝2πnfm，所以经光电探测器后产生的微波射频信号频率固定为2πnfm，形成基于pm-im转换原理的mpf，其中心角频率为2πnfm，其中n为整数，代表产生的光频梳中的第n个梳齿。
9、进一步的，当主从激光器的频率差满足以下条件时，实现注入锁定：
10、
11、其中，ω1是第二环形器port1端口输入的光频梳中的某条梳齿的角频率，ω2是从激光器自由运行时的频率，qe是主激光器的品质因数，i1是频率间隔为fm的光频梳某个频率的梳齿光的光强，i2是从激光器自由运行时的光强。
12、进一步的，当调谐fm或者微波光子带通滤波器模块中从激光器锁定于光频梳不同梳齿n时，可以实现微波光子带通滤波器的频率调谐步进的调节。
13、本专利技术提供的一种中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，利用同一个谐振环传输(through)端和下载(drop)端口光滤波的互补特性，将微波光子滤波器中光载波与带阻型光滤波器中心角频率差固定，使得光载波与带阻型光滤波器之间的角频率差固定为2πnfm的带通微波光子滤波器。因此，当光频率梳生成模块中微波源频率fm不变时，微波光子滤波器中心频率不受温度影响为固定值；当调谐fm或者微波光子带通滤波器模块中从激光器锁定于光频梳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，包括光放大器、第一光隔离器、1×2光耦合器、上传-下载型微环谐振腔、第一环形器、第一相位调制器、强度调制器、电功分器、微波源、第二环形器、从激光器、第二相位调制器、第二光隔离器和光电探测器；
2.根据权利要求1所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，所述上传-下载型微环谐振腔为微环、微盘、微球或光纤形式的上传-下载型光学谐振腔。
3.根据权利要求1所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，所述光放大器、第一光隔离器、1×2光耦合器、上传-下载型微环谐振腔和第一环形器构成主激光器模块；所述第一相位调制器、强度调制器、电功分器和微波源构成光频率梳生成模块；第二环形器、从激光器、第二相位调制器、第二光隔离器、上传-下载型微环谐振腔和光电探测器构成微波光子带通滤波器模块。
4.根据权利要求3所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，主激光器模块产生的中心角频率为ω0的种子光输入到光频率梳生成模块中，强度和第一相位调制器被频率为fm的微波源调制，产生频率
5.根据权利要求4所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，当主从激光器的频率差满足以下条件时，从激光器工作在稳态锁定的状态：
6.根据权利要求1所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，通过调谐微波源的频率fm或者调谐从激光器使得从激光器被光学频率梳的不同梳齿锁定，实现微波光子滤波器的频率调谐步进的调节。
...【技术特征摘要】
1.一种中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，包括光放大器、第一光隔离器、1×2光耦合器、上传-下载型微环谐振腔、第一环形器、第一相位调制器、强度调制器、电功分器、微波源、第二环形器、从激光器、第二相位调制器、第二光隔离器和光电探测器；
2.根据权利要求1所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，所述上传-下载型微环谐振腔为微环、微盘、微球或光纤形式的上传-下载型光学谐振腔。
3.根据权利要求1所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，所述光放大器、第一光隔离器、1×2光耦合器、上传-下载型微环谐振腔和第一环形器构成主激光器模块；所述第一相位调制器、强度调制器、电功分器和微波源构成光频率梳生成模块；第二环形器、从激光器、第二相位调制器、第二光隔离器、上传-下载型微环谐振腔和光电探测器构成微波光子带通滤波器模块。
4.根据权利要求3所述的中心频率稳定且可调谐的微波光子滤波器，其特征在于，主激光器模块产生的中心角频率为ω0的种子光输入到光...
【专利技术属性】
技术研发人员：范志强，郭永泽，杨洋，苏君，王云祥，史双瑾，邱琪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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