[發明專利]寬帶調諧高Q值單通帶微波光子濾波器

有效

• 申請號: 201210519675.8
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103018838A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 徐恩明;潘時龍;王飛;李培麗
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02B6/34
• 分類號: G02B6/34;H04B10/90
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明屬于大容量微波光子通信領域，特別是提供了基于相移光纖光柵有源腔的寬帶調諧高Q值單通帶微波光子濾波器裝置，尤其涉及直接在光域對微波信號進行處理。

背景技術

隨著未來寬帶光網絡與無線網絡發展趨勢和融合，高容量信息技術需求的高速發展，需要大力發展微波光子技術。微波光子技術集中了微波技術和光子技術的優點，使微波與光子在概念、器件、電路和系統有機結合。用光子方法可實現微波和毫米波的產生、傳輸、控制和處理。微波光子技術在光通信、無線通信、傳感、生物、醫學、軍事和安全等領域都有廣泛的應用前景，近三十年來微波光子技術已引起了世界各國的重視。

為滿足下一代寬帶泛在接入網絡的國家重大需求，同時，基于射頻(RF)、微波和毫米波的拓展技術都需要努力發展與之相適應的微波光子信號處理器件。

微波光子濾波器是微波光子信號處理技術所研究的重要內容。利用微波光子學的方法對微波信號進行處理不但克服了傳統微波信號處理中的諸多電子瓶頸，而且具有抗電磁干擾能力強，通信帶寬大，支持的采樣頻率高，結構簡單，損耗小等優點。

品質因數Q(Quality?Factor)是衡量微波光子濾波器的重要指標之一，用來表示濾波器的選頻性能，定義為自由譜范圍(FSR)與3dB帶寬(△f_3dB)的比值，即Q=FSR/△f_3dB。如何獲得高Q的微波光子濾波器是當前微波光子領域的研究熱點之一。目前已經提出的實現高Q的濾波器的方案主要是基于有源無限沖擊響應（IIR）濾波器。然而這些高Q濾波器由于采樣過程造成信號在時域內是離散的，從而導致濾波器的傳輸函數在頻率內是周期性的，FSR和相鄰兩路之間的延遲時間成倒數關系。在許多實際應用中產生非常小的FSR，有時低于GHz或者數百MHz，因而可利用的濾波器響應的FSR非常有限，在信道選擇等應用中是一個非常嚴重的缺陷。雖然利用濾波器級聯的方法也可以增加FSR，然而，利用這種方法所增加的FSR范圍有限且增加了濾波器的復雜度。因而，為克服微波光子濾波器周期性響應和Q值不高的缺點，需要努力發展高Ｑ的單通帶微波光子濾波器。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提供一種寬帶調諧高Q值單通帶微波光子濾波器，具有高Q、單通帶頻率響應特性，且能夠在寬頻率范圍內調諧。與現有的單通帶濾波器相比，克服了單通帶濾波器的Q值不高的問題，結合可調諧光源與寬頻帶的相移光纖光柵可實現濾波器的寬帶調諧。其結構緊湊，具有單片集成的潛力。

技術方案：本發明的寬帶調諧高Q值單通帶微波光子濾波器為基于相移光纖

光柵的有源腔，該有源腔是線性腔或環形腔，在腔中置入光放大器；該光子濾波器包括可調諧光源、相位調制器、環行器、普通光纖光柵、光放大器、相移光纖光柵、光電探測器、耦合器；在線性腔中，可調諧光源、相位調制器、普通光纖光柵、光放大器、相移光纖光柵、光電探測器順序連接構成微波光子濾波器。構成基于普通光纖光柵和相移光纖光柵有源線性腔并由相移光纖光柵一端輸出的高Q單通帶微波光子濾波器。

在所述的相位調制器、普通光纖光柵之間插入一個環行器，環行器的三個端

口分別接相位調制器、普通光纖光柵、光電探測器，構成基于普通光纖光柵和相移光纖光柵有源線性腔并由環行器的一端輸出的高Q單通帶微波光子濾波器。

所述有源腔是環形腔時，可調諧光源、相位調制器、耦合器、光電探測器順

序連接，環行器、光放大器、耦合器順序連接，相移光纖光柵接在環行器的一個端上，環行器的三個端口分別接光放大器、相移光纖光柵、耦合器，構成基于相移光纖光柵有源環行腔的高Q單通帶微波光子濾波器。

所述的有源腔內，光放大器為摻鉺光纖放大器、半導體光放大器。

可調諧光源經過相位調制器調制后，微波信號就加載到光載波上面。光放大器放在腔內構成有源腔，有源腔可使微波信號在腔內循環形成高Q的頻率響應，相移光纖光柵用來解調相位調制后的微波信號，因為相移光纖光柵的反射譜中有很窄的陷波，或者通帶譜中有一個很窄的通帶。因而，利用相移光纖光柵反射譜或者通帶譜對相位調制的微波信號所實現的單通帶的頻率響應，從有源腔所形成的高Q頻率響應中選擇出一個響應峰，通過光電探測器檢測后，就可實現具有高Q的單通帶頻率響應。配合可調諧光源與寬頻帶的相移光纖光柵可實現濾波器的寬帶調諧。