[發(fā)明專利]一種線性調(diào)頻信號(hào)微波光子倍頻方法及其裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610024082.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN105676206A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軒;趙尚弘;李勇軍;朱子行
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/481
• 分類號(hào): G01S7/481
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 劉華

1.一種線性調(diào)頻信號(hào)的微波光子倍頻裝置，包括連續(xù)波激光器(1)、光耦 合器(2)、雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A(3)和雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)、 偏振耦合器(5)、檢偏器(6)、探測(cè)器(7)，電學(xué)部分由功分器(8)、功率放 大器(9)、寬帶的90°HybridA(10)和帶的90°HybridB(11)，其特征在于， 激光器(1)同光耦合器(2)相連接,耦合器(2)分別與并聯(lián)的雙平行馬赫曾 德爾調(diào)制器A(3)和雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)，相連接，輸入信號(hào)經(jīng)功分 器(8)后，一路經(jīng)過功率放大器(9)與寬帶的90°HybridA(10)相連接，寬 帶的90°HybridA(10)輸出分別與雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A(3)的兩個(gè)射頻 輸出端口相連接，功分器(8)的另一路輸出經(jīng)過帶的90°HybridB(11)后分別 與雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)的兩個(gè)射頻輸出端口相連接，雙平行馬赫曾 德爾調(diào)制器A(3)和雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)的輸出分別與偏振耦合器 (5)的兩個(gè)輸入端相連接，偏振耦合器(5)的輸出端與檢偏器(6)相連接， 檢偏器(6)還與探測(cè)器(7)相連接；

所述的激光器(1)輸出光信號(hào)經(jīng)過光耦合器(2)分為兩路，分別作為雙 平行馬赫曾德爾調(diào)制器A(3)和雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)的光載波信號(hào)， 輸入線性調(diào)頻信號(hào)首先經(jīng)過功分器(8)分為兩部分，其中一路經(jīng)過功率放大器 (9)放大后再通過一個(gè)寬帶90°HybridA(10)，產(chǎn)生兩路等幅、具有90°相位 差的信號(hào)，分別輸入雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A(3)的兩個(gè)射頻輸入端口，功 分器(8)輸出另一路電信號(hào)經(jīng)過一個(gè)寬帶90°HybridB(11)后分別輸入雙平 行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)的兩個(gè)射頻輸入端口，單音調(diào)制信號(hào)時(shí)，當(dāng)雙平行 馬赫曾德爾調(diào)制器A(3)中的兩個(gè)子調(diào)制器均處于最大傳輸點(diǎn)時(shí)，其輸出光信 號(hào)包絡(luò)E₁(t)為公式(1)所示：

E1(t)=28E0exp(jωct)[exp(jm1cosωt)+exp(-jm1cosωt)exp(jθ2)]+[exp(jm1sinωt)+exp(-jm1sinωt)exp(-jθ2)]=28E0Σn=-∞∞Jn(m1)[1+(-1)n]{exp(jωct+jnωt+jθ2)[exp(jnπ2)+exp(-jθ)]}=24E0Σn=-∞∞[(-1)n+exp(-jθ)]Jn2(m1){exp(jωct+j2nωt+jθ2)}]]>

式中，E₀和ω_c分別為激光器輸出光信號(hào)振幅和頻率，m₁為雙平行馬赫曾德 爾調(diào)制器A調(diào)制系數(shù)，ω為輸入射頻本振頻率，θ為雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A 中主調(diào)制器直流偏置相位，J_n()為n階一類貝塞爾函數(shù)，J_2n()為2n階一類貝 塞爾函數(shù)，t為時(shí)間；

雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)直流偏置與雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A(3) 完全相同，但調(diào)制系數(shù)不同，調(diào)整調(diào)制系數(shù)，可以使雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A (3)與雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)輸出光邊帶中所需光邊帶同向而雜散光 邊帶反相，輸出調(diào)制光信號(hào)經(jīng)過偏振耦合器(5)耦合為偏振態(tài)相互垂直的光信 號(hào)，其輸出端光信號(hào)為公式(2)所示：

式中，m₂為雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B調(diào)制系數(shù)，x和y軸分別表示偏振 耦合器的兩個(gè)偏振軸方向；

偏振正交的兩路光信號(hào)經(jīng)檢偏器(6)后偏振方向透射到同一方向，且信號(hào) 功率受到調(diào)整，其輸出光信號(hào)E_Pol(t)為公式(3)所示：

EPol(t)=14E0exp(jθ2)Σn=-∞∞[(-1)n+exp(-jθ)][J2n(m1)cosβ+J2n(m2)sinβ]exp(jωct+j2nωt)---(3)]]>

式中，β為檢偏器主軸與x軸方向夾角；

設(shè)置雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A(3)和雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)的 主調(diào)制器為最大傳輸點(diǎn)，輸出光載波和正負(fù)4階光邊帶，當(dāng)滿足條件為公式(4) 所示：

J₀(m₁)cosβ+J₀(m₂)sinβ＝0(4)

光載波完全抵消，此時(shí)檢偏器輸出光信號(hào)E_Pol(t)為公式(5)所示：

EPol(t)=12E0J0(m1)[J0(m1)J4(m2)-J0(m2)J4(m1)]sinβexp(jωct±j4ωt)---(5)]]>

探測(cè)器7拍頻后可得到8倍頻信號(hào)；

設(shè)置雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器A(3)和雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器B(4)的 主調(diào)制器為最小傳輸點(diǎn)，輸出正負(fù)2階和正負(fù)6階光邊帶，當(dāng)滿足條件為公式(6) 所示：

J₂(m₁)cosβ+J₂(m₂)sinβ＝0(6)

正負(fù)2階光邊帶完全抵消，此時(shí)檢偏器輸出光信號(hào)E_Pol(t)為公式(7)所示：

EPol(t)=-12jE0J2(m1)[J2(m1)J6(m2)-J2(m2)J6(m1)]sinβexp(jωct±j6ωt)---(7)]]>

探測(cè)器7拍頻后可得到12倍頻信號(hào)。