[發明專利]利用線型腔雙波長光纖激光產生微波、毫米波發的裝置

無效

• 申請號: 200710176999.5
• 申請日: 2007-11-08
• 公開（公告）號: CN101188342A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 寧提綱;戴毅;阮乂;童治;譚中偉;裴麗;張帆;王春燦;耿蕊;史嫄嫄
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01S1/00
• 分類號: H01S1/00;H01S3/00;H01S3/067;H01S3/08;H01S3/10;H01S3/16;G02B6/00
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技術領域：

本發明涉及利用線型腔雙波長光纖光柵激光器實現雙路微波、毫米波的裝置及其實現方法。適用于光纖微波通信(RoF：Radio?on/over?Fiber)、微波光子、光纖傳感、光纖激光器、光纖通信以及雷達等領域。

背景技術

微波光子技術將微波學和光學融合在一起，成為一個全新的技術領域，通常稱為Microwave?Photonics(簡稱MWP)。光子技術和微波、毫米波的集成在遠程通信的發展上打開了一個神奇的、充滿希望的領域。光技術和電波技術相融合，利用光纖具有的低損耗、大容量、無感應、重量輕、易于搬運等特點，在傳統的微波技術中引入光技術，可組成信息社會的基礎網絡，充分利用光纖的寬帶寬、無線的自由，達到個別技術不斷發展也無法實現的通信系統高功能化和高度化，提供最后1公里的最佳解決途徑。這種在無線/移動通信系統的接入系統中、在軍用的天線遠程控制以及智能交通系統中把光纖通信和微波通信結合的系統就是光纖微波通信(RoF：Radio?on/over?Fiber)。RoF技術在無線/移動通信系統中應用，可將基站端的基帶處理、調制、混頻功能后移到基站控制器端集中處理，而基站端只保留光電轉換、濾波和放大功能，這樣可大大降低基站的成本，在未來的密集微蜂窩通信系統中，由于基站數量眾多，采用RoF技術可大大降低系統的成本。微波光纖通信系統，光域上的微波光子信號處理。比起傳統基于電子設備的微波信號處理，微波光子信號處理除了具有時間帶寬積高、抗電磁干擾、線路和設備間的串擾小、調諧方便的優點外，微波光子信號處理技術是在光域上對微波信號處理，它能與RoF傳輸系統天然匹配，中間無需光電和電光轉換設備。電處理器的帶寬限制了高帶寬的光電信號的處理，以光子取代電子，在較高的速率處理信號，這樣就可以避免電子瓶頸。微波光子集中了射頻波和光纖的優點，在射頻波和光纖之間實現透明轉換。微波提供了低成本可移動無線連接方式，而光纖提供了低損寬帶連接，該連接方式不受電的影響。在光纖中實現射頻波的帶通傳輸，無衰減，無信道間的相互干擾。

毫米波信號的光方式產生具有很大的吸引力，因為現存的系統都面臨頻率帶寬短缺的問題。對高速數據傳輸的需要愈來愈迫切，目前多種毫米波的光方式產生方法業已被論證，毫米波的光方式產生有其特有的優點：可以實現的寬頻域載波信號范圍和光纖連接的低損傳輸能力。

遠程架設天線，天線與收信機通過光纖相連接，光纖取代傳統的同軸電纜，稱為光遠程天線。它的長處是天線不用配置放大器，不用供電，天線與收信機完全電氣絕緣，作為EMC(Electro?Magnetic?Compatibility電磁兼容)應用的電場傳感器倍受注目。若干條光纖和天線陣列狀排列，組成光控制陣列天線，控制向天線傳輸的微波信號的振幅和相位，形成天線發射的電波射束并進行射束掃描。與使用同軸電纜、波導管向天線傳輸微波、毫米波的方法相比，天線外圍設備不僅小型化、輕量化，而且還能形成更加理想的電波射束，微波的相位控制可采用各種光信號處理技術。

光纖技術在相控陣雷達中已應用多年，目前這類雷達的工作頻率范圍為不大于18GHz，并且正逐步向毫米波擴展。在相控陣雷達中采用光纖微波傳輸有利于隔離輻射陣元，控制陣元的相對相位，處理各種電子戰環境下的回波信號。然而，這類概念的付諸實現需要成百上千個微波輻射陣元，甚至需要很多高頻光電器件。

微波可以通過電域的模擬電路或者數字電路得到，頻率局限在幾GHz以下，難以產生更高頻率微波或者毫米波。

光學方法產生微波、毫米波是一項微波光子學的關鍵技術。利用光電技術產生微波頻率的傳統方法是基于兩個可調諧的頻率相近的激光束，這就要求激光器具有非常好的頻率穩定性。另一種方法是在復雜的光學整合電路中，頻移射頻調制激光器頻率，但是該方法僅限于產生低頻信號(＜1GHz)。最近，又研究了很多用于產生微波信號的新方法：有將光纖環共振腔作為頻率調制器，利用光纖的布里淵散射作用產生相位調制的微波信號；有采用兩個或多個固態微芯片溫度和電壓調諧激光器的干涉產生動態可調諧、低噪聲的微波毫米波信號，頻率從幾GHz到100GHz；有采用布拉格光柵取代馬赫曾德干涉儀作為濾波器，產生毫米波；還有基于非啁啾高斯脈沖在傳輸過程中的色散和非線性效應產生復雜頻率的微波毫米波。這些產生方法，結構復雜，穩定性差，產生的效率不高。

發明內容

為了克服已有的微波、毫米波電的方法或者光學方法產生的不足，本發明提供利用線型腔雙波長光纖激光產生微波、毫米波發的裝置。

本發明目的的實現是通過以下技術方案；