[發(fā)明專利]基于布里淵散射效應(yīng)和幅度比的微波頻率測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710535064.5
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107144731B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董瑋;潘林兵;張歆東
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉世純;王恩遠

1.一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應(yīng)和幅度比的微波頻率測量裝置，其特征在于：由可調(diào)激光器、耦合器、相位調(diào)制器、強度調(diào)制器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、光隔離器、高非線性光纖、環(huán)形器、摻鉺光纖放大器、微波信號源、直流穩(wěn)壓電源和光電探測器組成；

可調(diào)激光器輸出的光信號進入到耦合器中，耦合器將光信號分為上、下兩個支路，上支路的光信號輸入到相位調(diào)制器中，被網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)出的一系列等頻率間隔的掃頻微波信號調(diào)制，相位調(diào)制輸出的信號經(jīng)過光隔離器進入高非線性光纖中，作為受激布里淵散射效應(yīng)的信號光；

耦合器輸出的下支路的光信號輸入到強度調(diào)制器中，待測頻率為f_x的微波信號由微波信號源輸出，并作為強度調(diào)制器的微波信號輸入；強度調(diào)制器的直流偏置端與直流穩(wěn)壓電源相連接，通過直流穩(wěn)壓電源給強度調(diào)制器施加直流偏置電壓，使強度調(diào)制器工作在最小傳輸點，實現(xiàn)載波抑制雙邊帶調(diào)制；

強度調(diào)制器輸出的載波抑制雙邊帶調(diào)制光信號通過摻鉺光纖放大器放大，放大后的光信號通過環(huán)形器的1端口輸入2端口輸出，進入高非線性光纖中，作為受激布里淵散射效應(yīng)的泵浦光；

泵浦光與信號光之間的頻率間隔相差布里淵頻移量f_B時，受激布里淵散射效應(yīng)發(fā)生，對應(yīng)的信號光的幅度發(fā)生增益或者衰減，信號光的邊帶平衡被打破，實現(xiàn)相位調(diào)制到強度調(diào)制的轉(zhuǎn)換；經(jīng)受激布里淵散射效應(yīng)處理的信號光從環(huán)形器3端口輸出經(jīng)過光電探測器拍頻之后輸入到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中去，由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量出幅頻特性；f_s1和f_s2為網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出的兩個相鄰的掃描微波信號，隨著泵浦光頻率的增大，經(jīng)過光電探測器之后網(wǎng)絡(luò)分析儀顯示增益譜，頻率為f_s1的信號的幅度逐漸減小，而頻率為f_s2的信號的幅度逐漸增大；頻率為f_s1的信號的幅度和頻率為f_s2的信號間的幅度比值逐漸減小，即二者之間的幅度比值隨著泵浦光的頻率增大而單調(diào)減小；構(gòu)建幅度比函數(shù)與泵浦光的頻率值之間的一一對應(yīng)關(guān)系，通過幅度比函數(shù)由一個幅度比值可以得到對應(yīng)泵浦光的頻率值，泵浦光攜帶了待測微波信號的頻率信息，也就得到了待測信號的頻率值。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應(yīng)和幅度比的微波頻率測量裝置，其特征在于：選用波長為1530nm～1565nm的可調(diào)諧激光器作載波光源；高非線性光纖長度為500m～2000m，受激布里淵頻移量f_B為9GHz～11GHz；光隔離器的隔離度大于40dB；光電探測器的帶寬為40GHz；微波信號源的輸出頻率范圍為1GHz～70GHz；直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓的幅度在1V～20V可調(diào)。

3.一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應(yīng)和幅度比的微波頻率測量方法，其特征在于：將權(quán)利要求1或2所述的裝置連接好之后，打開設(shè)備開關(guān)，使設(shè)備處于工作狀態(tài)；可調(diào)激光器輸出頻率為f_c的載波光信號，經(jīng)耦合器后進入到強度調(diào)制器，頻率為f_x的待測微波信號由微波信號源產(chǎn)生并作為強度調(diào)制器的微波輸入信號，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的電壓使強度調(diào)制器工作在載波抑制雙邊帶調(diào)制狀態(tài)，由于是小信號調(diào)制，只考慮一階邊帶，所以強度調(diào)制器輸出的信號上、下一階邊帶的頻率值為f_c±f_x；強度調(diào)制器輸出的載波抑制雙邊帶調(diào)制信號經(jīng)過摻鉺光纖放大器放大后作為受激布里淵散射效應(yīng)的泵浦光通過環(huán)形器輸入到高非線性光纖中；

上支路中網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)出頻率間隔相等的一系列掃頻微波信號進入相位調(diào)制器中實現(xiàn)相位調(diào)制，同樣只考慮一階邊帶，得到的一系列掃頻相位調(diào)制信號；網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出的掃頻微波信號頻率間隔設(shè)置為布里淵增益帶寬ΔV_B的一半，這樣能夠保證之后測量時泵浦光產(chǎn)生的布里淵增益區(qū)和衰減區(qū)內(nèi)至少存在兩個相鄰的掃頻相位調(diào)制信號；相位調(diào)制器輸出的信號經(jīng)過光隔離器之后進入高非線性光纖中作為受激布里淵散射效應(yīng)的信號光；

下支路的泵浦光和上支路的信號光在高非線性光纖中相向傳輸，當相位調(diào)制信號位于泵浦光的增益區(qū)時，它的幅度增加，當相位調(diào)制信號位于泵浦光的衰減區(qū)時，它的幅度減小；相位調(diào)制信號幅度增加和減小的量與相位調(diào)制信號和泵浦光之間的頻率間隔有關(guān)，從而構(gòu)建了幅度比函數(shù)與泵浦光的頻率值之間的一一對應(yīng)關(guān)系；由于泵浦光攜帶了待測微波信號的頻率信息，所以也就得到了待測信號的頻率值。