[發明專利]基于級聯馬赫-曾德爾調制器的毫米波發生器

無效

• 申請號: 201010104844.2
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101800601A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 周平;曹子崢;鄭之偉;陳林;文雙春;范滇元
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及毫米波發生器，特別是一種基于級聯馬赫-曾德爾(以下簡稱為M-Z)調制器的毫米波發生器，在光纖鏈路中利用本發明可得八倍于微波信號源頻率的毫米波。

背景技術

毫米波是指頻率在30GHz～300GHz的電磁波。毫米波主要有四個傳播衰減較小的大氣窗口，每個窗口具有高達數十GHz的可用帶寬，這使得毫米波段具有比微波波段更加豐富的頻率資源。毫米波具有頻率高、波束寬、穿透云霧能力強等特點。盡管毫米波在大氣傳輸中易衰減，但在無線通信領域能夠更好的實現頻率復用，減小信道間干擾。因此，毫米波在軍事和民用領域內均具有重大的應用價值，已經在雷達、制導、通信、電子對抗、遙感和輻射測量等方面得到了廣泛的應用。

毫米波的產生方法分為電學方法和光學方法兩大類。電學毫米波源主要有真空電子器件和固態功率源。真空電子器件雖然可產生很高的輸出功率，但是制作工藝困難，器件體積龐大。固態毫米波振蕩器受到結電容等電氣性能的影響，調諧范圍較窄(～10％)，并且幅頻特性差，相位噪聲較高。然而，基于光學方法的毫米波發生器相位噪聲低，連續調諧范圍可達90％。光生毫米波技術成為產生高性能毫米波的有效技術手段。

光生毫米波的基本原理是基于外部調制器的非線性響應產生多個頻率邊帶，在接收端由邊帶拍頻得到毫米波信號。這種基于光學倍頻的毫米波產生技術，方法簡單，成本低，具有很廣泛的應用前景，因而受到了越來越多的關注。清華大學張建等人采用兩個級聯的單臂M-Z調制器產生了四倍于初始信號頻率的毫米波(IEEEPHOTONICS?TECHNOLOGY?LETTERS，VOL.19，NO.14，JULY?15，2007?1057)?；谝粋€單臂M-Z調制器，以及利用四波混頻(FWM)非線性效應和光域濾波，可以產生六倍頻的毫米波(JOURNAL?OF?LIGHTWAVE?TECHNOLOGY，VOL.24，NO.1，JANUARY?2006329)。但是這種方法需要很高的泵浦功率(需要高功率EDFA放大)和復雜的濾波技術(需要采用兩個FBG濾波)。北京郵電大學馬建新等人提出了采用兩個并聯的單臂調制器產生八倍于初始信號頻率的毫米波的方案(JOURNAL?OF?OPTICAL?NETWORKINGVol.7，No.10，2008?837)。但這個方案要求兩條并聯支路的光信號幅度完全相等才能獲得需要的毫米波，而實際上光耦合器很難做到完全對等的分配光功率，而且采用單臂調制器也存在調制器啁啾，因而這個方案實驗上難以實現。其他光生毫米波的方法還包括直接拍頻雙波長激光器，光鎖相兩個激光光源，以及諧波注入等技術，但是這些方法成本高，結構復雜，產生的毫米波信號相位相干性較差。

由此看來，提出一種簡單可靠的，能產生更高倍頻的毫米波方案，來獲得高性能的高頻毫米波信號是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有光生毫米波方案的不足，提出一種基于級聯雙臂馬赫-曾德爾調制器的毫米波發生器，以獲得八倍于微波信號源頻率的毫米波信號，而且該毫米波發生器具有頻譜純度高、易于調諧、結構簡單和穩定性高的特點

本發明的技術解決方案如下：

一種基于級聯馬赫-曾德爾調制器的毫米波發生器，特點在于其構成包括泵浦光源、第一雙臂馬赫-曾德爾調制器、第二雙臂馬赫-曾德爾調制器、微波信號源、第一移相器、第二移相器、第三移相器、光纖布拉格光柵濾波器、一段光纖、摻鉺光纖放大器、光電探測器和喇叭天線，上述元部件的連接關系如下：