[發明專利]基于布里淵散射效應和幅度比的微波頻率測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201710535064.5
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107144731B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 董瑋;潘林兵;張歆東
• 申請（專利權）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

一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應和幅度比的微波頻率測量方法及裝置，屬于微波光子學技術領域。由可調激光器、耦合器、相位調制器、強度調制器、矢量網絡分析儀、光隔離器、高非線性光纖、環形器、摻鉺光纖放大器、微波信號源、直流穩壓電源、光電探測器組成。通過提高強度調制器和相位調制器的帶寬以及矢量網絡分析儀的掃描范圍可以提高待測微波信號頻率的范圍，通過減小光鏈路中的噪聲和提高受激布里淵散射效應能量轉移的大小提高測量的精度。本發明基于高非線性光纖的受激布里淵散射效應構建幅度比函數曲線，通過幅度比函數曲線得到待測微波信號的頻率值，提高了測量的精度。

技術領域

本發明屬于微波光子學技術領域，具體涉及一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應和幅度比的微波頻率測量方法及裝置。

背景技術

微波頻率測量技術廣泛應用于通訊、導航、雷達、電子戰等系統中，具有極其重要的作用。由于電學技術固有的電子瓶頸問題，傳統的電學微波頻率測量技術逐漸不能滿足現代寬帶寬、高頻率范圍、高精度、瞬息多變環境的測量需求。微波光子學結合光子學理論和微波理論，兼顧了微波和光子學的優勢，基于微波光子學的微波頻率測量技術具有損耗低、工作帶寬大、系統體積小、可重構性好、抗電磁干擾等固有優點，因此，利用微波光子學技術構建的微波頻率測量系統能夠很好的解決傳統的電學微波頻率測量系統遇到的電學瓶頸問題。

目前基于微波光子學的微波頻率測量技術主要是頻率到微波功率的映射、頻率到時間的映射、頻率到光功率的映射等。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應和幅度比的微波頻率測量方法及裝置。

本發明所述的微波光子頻率測量裝置的結構如圖1所示，由可調激光器、耦合器、相位調制器、強度調制器、矢量網絡分析儀、光隔離器、高非線性光纖、環形器、摻鉺光纖放大器、微波信號源、直流穩壓電源、光電探測器組成。

可調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制器中，被網絡分析儀發出的一系列等頻率間隔的掃頻微波信號調制，相位調制輸出的信號經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的信號光。在光隔離器中，光信號從相位調制器到高非線性光纖傳輸方向的衰減比較小，而相反方向的衰減則很大，所以從高非線性光纖到相位調制器傳輸方向的光信號經過光隔離器后通過的光信號很少，不會對相位調制器產生影響，保證相位調制器處于穩定的工作狀態。耦合器輸出的下支路的光信號輸入到強度調制器中，待測頻率為f_x的微波信號由微波信號源輸出，并作為強度調制器的微波信號輸入。強度調制器的直流偏置端與直流穩壓電源相連接，通過直流穩壓電源給強度調制器施加直流偏置電壓，使強度調制器工作在最小傳輸點，實現載波抑制雙邊帶調制。強度調制器輸出的載波抑制雙邊帶調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的泵浦光。

環形器的工作方向如圖1中所示按順時針方向工作，即光信號從1端口輸入2端口輸出，從2端口輸入從3端口輸出。當泵浦光與信號光即相位調制光信號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發生，對應的信號光的幅度發生增益或者衰減，信號光的邊帶平衡被打破，實現相位調制到強度調制的轉換。經受激布里淵散射效應處理的信號光從環形器3端口輸出經過光電探測器拍頻之后輸入到矢量網絡分析儀中去，由矢量網絡分析儀測量出幅頻特性。