[發明專利]一種基于聲光濾波器的多倍頻毫米波發生器

有效

• 申請號: 201610238100.7
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105978630B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 王一群;裴麗;李晶;李月琴;翁思俊
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516;H04B10/50;H04B10/2575
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙)11392
• 代理人: 董琪

技術領域

本發明涉及一種基于聲光濾波器的多倍頻毫米波發生裝置，屬于光纖通信、聲光調制、信號處理領域。

背景技術

微波光子學是一門研究微波與光子間的相互作用及其應用的學科。近年來，微波光子學的一項最重要應用是無線通信中利用光纖進行微波載波信號的傳輸，被稱為光載無線電(RoF,Radio over Fiber)通信系統。RoF通信系統結合傳統微波通信與光通信的優勢，利用光纖拉遠延長了高頻微波信號的空間傳輸距離，在此基礎上可實現高達Gbps量級的無線寬帶接入，將網絡通信容量提升一至兩個數量級，應用前景廣闊。高質量毫米波的光子學產生方法是目前RoF領域的研究熱點之一。

使用光域方法實現微波信號生成的器件在微波光子學中被稱為微波光子發生器，它可以有效地解決電域瓶頸。如果微波光子發生器用來產生毫米波頻段的微波信號，也將其稱之為毫米波發生器。基于光學方法產生的毫米波頻率可具有很高的連續調諧范圍。毫米波的光域生成技術經過十幾年來的發展已經多種多樣，關于毫米波發生器研究工作己經有不少報道，圍繞著毫米波生成問題，由于毫米波本身工作頻段很高(30～300GHz),實驗設備均要求工作于毫米波頻段，因此毫米波技術的研究重點在于利用相對低廉的技術成本產生較為穩定并且頻率可調諧的射頻毫米波信號。通常采用的毫米波生成方法主要包括直接調制法(內調制法)、間接調制法(外部調制法)、頻率上轉換法、光外差法等。由于外部調制器靈活的調制方式和較高的調制效率，其在RoF系統中得到了廣泛的應用。

光纖布拉格光柵(FBG)型全光纖聲光濾波器是利用縱向聲波對FBG進行軸向、周期性的壓縮和拉伸，使得FBG的傳輸特性發生變化。FBG型全光纖聲光濾波器以其特殊的傳輸特性、結構簡單等優點，可用于濾波、多路復用、光纖激光器的選頻等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服目前RoF系統中毫米波信號的生成技術復雜、成本較高，并且調諧性差這一難題，并充分利用FBG型全光纖聲光濾波器的特性，提供一種基于聲光濾波器的多倍頻毫米波發生器。

本發明采用的技術方案：

一種基于聲光濾波器的多倍頻毫米波發生器，該裝置包括：激光器、毫米波本振源、馬赫增德爾調制器、光環形器、摻餌光纖放大器、光電探測器和FBG型全光纖聲光濾波器；具體連接方式為：

激光器的輸出端接馬赫增德爾調制器的光輸入端，毫米波本振源的輸出端接馬赫增德爾調制器的電調制端，馬赫增德爾調制器的光輸出端接光環形器的1端口，FBG型全光纖聲光濾波器接光環形器的端口2，光環形器的端口3接摻餌光纖放大器，摻餌光纖放大器的輸出接光電探測器，光電探測器的輸出端接帶通濾波器；其中FBG型全光纖聲光濾波器由信號發生器、壓電陶瓷片、玻璃圓錐以及光纖布拉格光柵組成。

FBG型全光纖聲光濾波器反射譜中次反射和主反射峰之間的波長間距同壓電陶瓷片所加聲波頻率成一定的線性關系；主反射峰和次反射峰的反射率同FBG型聲光濾波器中壓電陶瓷片兩端聲致應變幅度有一定的對應關系。

馬赫增德爾調制器工作在適當的工作模式時，可以實現抑制奇次載波的光雙邊帶調制。改變施加在FBG型聲光濾波器上的聲波頻率，使得聲光濾波器的主反射峰和兩個次反射峰的頻率分別與光載波以及其中的兩個對稱邊帶的頻率吻合，濾出所需邊帶進行拍頻，實現倍頻因子可調諧的毫米波的生成。另外，通過改變FBG型聲光濾波器中壓電陶瓷片兩端的聲致應變幅度可以調節濾出的載波和邊帶的功率大小。

所述的馬赫增德爾調制器輸出的抑制奇次邊帶調制的信號包括載波以及所有的偶次邊帶。

所述的FBG型聲光濾波器反射譜中包括主反射峰、左次反射峰、右次反射峰。

激光器包括脈沖鎖模激光器(MLL)和連續波激光器(CW)。

馬赫增德爾調制器包括單驅動馬赫增德爾調制器以及雙驅動馬赫增德爾調制器。

本發明和已有技術相比所具有的有益效果如下：

本發明采用FBG型全光纖聲光濾波器，只需改變施加在FBG型聲光濾波器上的聲波頻率以及施加在壓電陶瓷片上的聲致應變幅度，即可實現倍頻因子可調諧的毫米波信號的輸出。整個裝置僅有一個激光器、一個毫米波本振源，一個馬赫增德爾調制器、一個光環形器、一個FBG型聲光濾波器以及一個帶通濾波器組成，而FBG型聲光濾波器僅由信號發生器、壓電陶瓷片、玻璃圓錐以及光纖布拉格光柵組成，構建成本低，能夠很好與通信光纖匹配，連接損耗小。本發明能夠實現倍頻因子可調諧的多倍頻毫米波信號的產生，故而適用于微波光子領域毫米波發生器的設計與優化等領域。

附圖說明