[發明專利]基于受激布里淵散射可調光電振蕩器的弱信號探測系統及方法

有效

• 申請號: 201811000561.6
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108957147B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 李明;王光強;郝騰飛;祝寧華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種基于受激布里淵散射的可調諧光電振蕩器的弱信號探測系統，包括：可調諧激光器(1)、相位調制器(2)、高非線性光纖(3)、環行器(4)、摻鉺光纖放大器(5)、光濾波器(6)、光電探測器(7)、功分器(8)、耦合器(9)、電放大器(10)、可調光衰減器(11)和泵浦激光器(12)；

其中，所述可調諧激光器(1)的輸出端連接到相位調制器(2)的第一輸入端，泵浦激光器(12)輸出端連接到可調光衰減器(11)輸入端，可調光衰減器(11)輸出端連接到環行器(4)第一輸入端，相位調制器(2)的輸出端通過高非線性光纖(3)連接到環行器(4)第二輸入端，環行器(4)輸出端依次連接摻鉺光纖放大器(5)、光濾波器(6)、光電探測器(7)及功分器(8)，功分器(8)第一輸出端進行輸出，第二輸出端連接到耦合器(9)的第一輸入端，耦合器的第二輸入端用于輸入待探測的弱信號，耦合器(9)的輸出端連接到電放大器(10)輸入端，電放大器(10)輸出端連接到相位調制器第二輸入端；

泵浦激光器(12)發出的泵浦光通過環行器(4)進入到高非線性光纖(3)中發生受激布里淵散射，產生一條布里淵散射損耗譜和一條增益譜，通過光濾波器(6)將泵浦光與增益譜濾除掉，保留損耗譜；

所述可調諧激光器(1)發出的信號光的一階邊帶與泵浦光的受激布里淵散射的損耗譜或增益譜重合，實現系統從相位調制到強度調制的轉化，通過調節可調光衰減器(11)控制對邊帶的增益大小，實現對弱信號的探測與放大。

2.根據權利要求1所述的弱信號探測系統，其中可調諧激光器(1)，相位調制器(2)，高非線性光纖(3)，環行器(4)，摻鉺光纖放大器(5)，光濾波器(6)，光電探測器(7)，可調光衰減器(11)，泵浦激光器(12)之間通過光纖連接。

3.根據權利要求2所述的弱信號探測系統，光電探測器(7)、功分器(8)、耦合器(9)、電放大器(10)、相位調制器(2)之間通過電纜連接。

4.根據權利要求1所述的弱信號探測系統，可調諧激光器(1)、相位調制器(2)、可調光衰減器(11)、泵浦激光器(12)、高非線性光纖(3)、光濾波器(6)和光電探測器(7)組成了一個微波光子濾波器，該微波光子濾波器的通頻帶由可調諧激光器的發光波長和受激布里淵散射的損耗譜的波長差決定。

5.根據權利要求1所述的弱信號探測系統，可調諧激光器(1)為波長可快速連續調諧的DFB或DBR激光器。

6.根據權利要求1所述的弱信號探測系統，泵浦激光器(12)為高功率單波長激光器。

7.根據權利要求1所述的弱信號探測系統，高非線性光纖(3)為具有光學非線性的高Q微波儲能元件，其長度為數米至數十千米。

8.根據權利要求1所述的基于受激布里淵散射的可調諧光電振蕩器的弱信號探測系統的方法，包括：

通過調節可調光衰減器(11)控制泵浦激光器(12)輸出的進入高非線性光纖(3)的泵浦光的光功率，將整個光電振蕩器系統調節至閾值狀態，通過相位調制器(2)將系統接收的信號加載到光載波上形成兩條正負一階邊帶，此時泵浦激光器(12)發出的泵浦光通過環行器(4)進入到高非線性光纖(3)中發生受激布里淵散射，產生一條布里淵散射損耗譜和一條增益譜；

通過光濾波器(6)將泵浦光與增益譜濾除掉，保留損耗譜，同時調節信號光的中心波長，使得光載波的其中一條一階邊帶恰好與受激布里淵散射的損耗譜重合，達到損耗掉相位調制的其中一條邊帶，實現將相位調制轉換成強度調制；系統工作過程中通過調節可調光衰減器(11)的衰減大小控制損耗譜對邊帶的損耗效果；

在光電探測器(7)中得到一個對應于可調諧激光器(1)發光波長和損耗譜對應波長之差的微波信號，弱信號被恢復并放大，

通過計算可調諧激光器(1)發出的光載波的中心波長與損耗譜對應的波長之差計算出射頻信號的頻率。

9.根據權利要求1所述的基于受激布里淵散射的可調諧光電振蕩器的弱信號探測系統的方法，包括：

將光電振蕩器系統調至閾值狀態下，整個光電系統接收到的弱信號通過相位調制器(2)調制到可調諧激光器(1)發出的光載波上；

泵浦激光器(12)在高非線性光纖(3)中激發后向的受激布里淵散射，產生分布在泵浦光左右兩側的損耗譜和增益譜，通過調諧可調諧激光器(1)發出的光載波的中心波長，使得布里淵散射的增益譜恰好與被接收到的弱信號相位調制后的光載波的正一階邊帶重合；

利用受激布里淵散射的增益譜，可增益相位調制器(2)調制產生正一階邊帶，通過調節可調光衰減器(11)控制增益譜對邊帶的增益效果，將相位調制轉換成強度調制；

調制信號在光電探測器(7)中拍頻得到對應于可調諧激光器(1)發光波長和損耗譜對應波長之差的微波信號，弱信號被恢復并將其進行了放大；

通過計算可調諧激光器(1)發光波長和損耗譜對應波長之差而得出弱信號的頻率。