[發(fā)明專利]一種基于非線性效應(yīng)的微波光子移相器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210509855.8
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102981344A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳翰;孫明明;孫小菡
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02B6/27;H01P1/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的基于非線性效應(yīng)的微波光子移相器實(shí)現(xiàn)方法，特別涉及基于偏振光在保偏光纖光柵中的非線性雙折射效應(yīng)。

背景技術(shù)

光控相控陣?yán)走_(dá)是將光電子技術(shù)應(yīng)用在相控陣?yán)走_(dá)中，用以傳輸、分配雷達(dá)信號和控制信號，實(shí)現(xiàn)光波束控制。光控相控陣?yán)走_(dá)相比較于以往的相控陣?yán)走_(dá)，在尺寸、重量、傳輸損耗、輻射干擾等問題得到了有效的改善：光延遲線作為移相器，可獲得大的瞬時(shí)帶寬；采用光纖傳輸和分配技術(shù)，可減輕系統(tǒng)重量，減小體積，提高雷達(dá)可靠性，增強(qiáng)抗電磁干擾的能力，改善線路傳輸特性；天線子系統(tǒng)與雷達(dá)子系統(tǒng)可分置不光延遲線是光電子技術(shù)在光控相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)中的關(guān)鍵應(yīng)用同位置，不僅帶來結(jié)構(gòu)上的方便，還提高雷達(dá)和人員的生存能力。其中微波光子移相器在在光控相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)中起著關(guān)鍵應(yīng)用。

微波光子移相器是伴隨著微波光子學(xué)的發(fā)展和光控相控陣的興起而必然出現(xiàn)的一種新型微波光子器件。該器件的主要功能就是為光控相控陣系統(tǒng)中光波束網(wǎng)絡(luò)的形成提供精確的相位反饋，另外它作為一種信號處理器件，在微波光子學(xué)的其他領(lǐng)域，如RoF系統(tǒng)中，也扮演著相位控制的角色。正如光控相控陣所具有的優(yōu)點(diǎn)一樣，微波光子移相器因其工作頻段高、相移范圍寬、工作精度高、可集成化、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛研究。由于可以借助微波和光子領(lǐng)域的雙重優(yōu)勢，因而它在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上具有更豐富、更靈活的手段，在性能上也具有更優(yōu)異的表現(xiàn)。就目前的研究來看，主要有混頻技術(shù)、矢量和（vector?sum）技術(shù)和非線性效應(yīng)三種形式的微波光子移相器。與另兩種技術(shù)相比，基于非線性效應(yīng)的微波光子移相器，由于豐富的非線性光學(xué)效應(yīng)，無論是原理上，還是實(shí)現(xiàn)手段上都是種類繁多，因而在近年出現(xiàn)了與之相關(guān)的大量研究。但是傳統(tǒng)的基于非線性效應(yīng)的研究多采用有源半導(dǎo)體器件，而其構(gòu)造復(fù)雜，因此造價(jià)相對昂貴、集成化比較困難，這對于在相控陣中的實(shí)際應(yīng)用而言，應(yīng)當(dāng)是一個(gè)不利因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有非線性效應(yīng)的微波光子移相器存在的成本和結(jié)構(gòu)上的不足，提供一種基于偏振分束光在保偏光纖光柵中的非線性雙折射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的微波移相器，該技術(shù)基于通過改變兩個(gè)垂直方向上的偏振光的光相對強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了保偏光纖光柵雙折射率的變化，而折射率的不同會(huì)帶來兩束光的延時(shí)差。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于非線性效應(yīng)的微波光子移相器，包括分布反饋式激光器、RF信號發(fā)生器、第一光衰減器、光調(diào)制器、摻餌光纖放大器、偏振控制器、光環(huán)形器、保偏光纖光柵、第二光衰減器、偏振光分束器和光接收機(jī)；

所述的窄線寬、頻率穩(wěn)定的分布反饋式(DFB)光纖激光器輸出的連續(xù)光載波被第一光衰減器衰減后進(jìn)入光調(diào)制器中，經(jīng)過所述RF信號發(fā)生器的輸出射頻信號調(diào)制后，再被所述摻餌光纖放大器（EDFA）放大到可引起非線性雙折射的強(qiáng)度，被放大的光經(jīng)過所述偏振控制器后，被偏振控制器起偏成偏振角度為θ的線性偏振光，線性偏振光經(jīng)過所述光環(huán)形器，在所述保偏光纖光柵中發(fā)生非線性雙折射效應(yīng)在兩個(gè)垂直方向上的偏振光之間產(chǎn)生延時(shí)，偏振光被第二光衰減器衰減后再經(jīng)過偏振光分束器到達(dá)光接收機(jī)。

設(shè)經(jīng)過偏振控制器起偏后的光中心頻率處的可寫為：

E(r,t)=12(x^Ex+y^Ey)exp(-iω0t)+c.c]]>

其中E表示光的電場強(qiáng)度，和表示電場的橫、縱坐標(biāo)軸方向；E_x、E_y分別為光電場落在橫、縱坐標(biāo)軸上的分量。令θ為光的偏振角度，E_x、E_y可以表示為