[發明專利]基于寬譜光源的單通帶可調諧微波光子濾波器

有效

• 申請號: 201310389853.4
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103457675A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 鄭小平;鄒丹;聞和;李尚遠;張漢一;周炳琨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B7/005
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及微波光子技術領域，特別涉及一種基于寬譜光源的單通帶可調諧微波光子濾波器。

背景技術

微波光子濾波器是將微波信號調制到光波上，利用光子技術對微波信號進行幅度相位處理的一種新型器件，借鑒傳統電學數字信號處理的方法，現有的微波光子濾波器是將微波信號承載在不同的光載波抽頭上，并分別對每個微波信號進行延時和加權合并?，F有的微波光子濾波器與傳統的電學微波濾波器相比具有工作頻率高、帶寬大、損耗小、抗電磁干擾等優勢。微波光子濾波器根據抽頭數量是否有限，可以分為有限沖激響應微波光子濾波器和無限沖激響應微波光子濾波器。相比之下，無限沖激響應微波光子濾波器因為有較多的抽頭數量，因而形成的濾波器通帶選擇性更好，但是有限沖激響應微波光子濾波器則具有阻帶抑制比高、可重構能力強、結構靈活的特點。

目前，有限沖激響應微波光子濾波器的光源一般采用光譜離散的光頻梳或光譜連續的寬譜光源。根據離散時間微波光子信號處理的理論，微波光子濾波器的傳遞函數與光源光譜的傅里葉變換相關，使得基于光頻梳的微波光子濾波器表現出周期性的頻域傳遞函數，其工作帶寬受到奈奎斯特采樣頻率的約束，因此極大地限制了其應用。而基于寬譜光源的微波光子濾波器自由譜寬為無限大，不再對待處理信號的帶寬有限制。另外，寬譜光源往往采用摻鉺光纖放大器或者白光LED來實現，相比光頻梳方案成本低很多，具有更廣泛的應用前景。這種濾波器一般采用對寬譜光進行周期性光譜切割的方法來形成多抽頭。圖1為根據本發明一個實施例的現有光譜切割濾波器的結構框圖。如圖1所示，具有非相干寬帶連續光譜的光源101首先經過一個周期性光濾波器102進行頻譜切割，然后進入調制器103進行直接強度/相位調制，加載待濾波的電信號。攜帶有電信號的光波再經過一個色散介質104，最后由光電探測器104接收并還原為電信號。該過程中，經過頻譜切割的寬譜光作為電信號的抽頭，因具有不同的中心波長而在經過色散介質時給電信號帶來不同的群延時。群延時間隔決定了濾波器的中心頻率。而控制寬譜光源的幅度包絡即可實現對濾波器各抽頭權重的控制，從而最終將改變濾波器的形狀。

現有的基于寬譜光源切割的有限沖激響應微波光子濾波器在走向應用中存在如下缺陷：

（1）若采用普通電光調制器進行雙邊帶調制，例如，強度調制或相位調制，最終濾波器的傳遞函數將受到色散介質所引起的功率衰落的影響，使濾波器中心頻率無法調諧到某些功率衰落極大值點。

（2）如果采用單邊帶調制，濾波器不再受到色散衰落的影響，但是單邊帶調制需要對調制器的直流偏置點進行配置，解決偏置點漂移的問題。另外，采用單邊帶調制時，濾波器的頻域響應曲線中除了需要的通帶外還將有一個較大的基帶響應，容易對微波系統造成危害。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種基于寬譜光源的單通帶可調諧微波光子濾波器。

為達到上述目的，本發明的實施例提出一種基于寬譜光源的單通帶可調諧微波光子濾波器，包括：光源，用于提供寬譜光；偏振調制器，所述偏振調制器與所述光源相連，用于分別在所述偏振調制器的快軸和慢軸方向調整所述寬譜光的偏振方向；差分群延時器，所述差分群延時器與所述偏振調制器相連，用于對調整后的寬譜光進行相位延時；檢偏器，所述檢偏器與所述差分群延時器相連，用于將快軸和慢軸上的延遲光進行合并；色散介質，所述色散介質與所述檢偏器相連，用于將合并光通過所述色散介質，以對所述合并光進行濾波；以及光電探測器，所述光電探測器與所述色散介質相連，用于探測合并光上濾波后的電信號。

根據本發明實施例的濾波器，無需對偏振調制器設置直流偏置，就能夠消除基帶響應和由色散介質所造成的功率衰落，同時還可以保持濾波通帶形狀不變。

在本發明的一個實施例中，所述寬譜光入射到所述偏振調制器的入射角度為45°。

在本發明的一個實施例中，所述差分群延時器通過磁光效應偏振開關陣列和雙折射晶體組在快軸和慢軸上對調整后的寬譜光進行延時。

在本發明的一個實施例中，所述可調諧微波光子濾波器的調諧范圍和調諧精度由所述差分群延時器和所述色散介質決定。

在本發明的一個實施例中，所述可調諧微波光子濾波器的響應速度與所述差分群延時器的響應速度相關。