[發明專利]基于切割超連續譜的超寬帶白噪源

有效

• 申請號: 201910341890.5
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110161773B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李璞;王云才;蔡強;賈志偉;張建國;王安幫;張明江
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明公開了一種基于切割超連續譜的超寬帶白噪源，使用的熵源是超連續譜光子熵源，其覆蓋范圍可達幾百nm，因此可以在很寬的頻率范圍產生白噪聲，有效避免了電子器件的帶寬瓶頸；通過分別調節兩個光濾波器的濾波中心，可以調節產生白噪聲的中心頻率從而適應不同的工作場合；通過簡單的對超連續譜濾波并進行光電轉換即可產生高帶寬的白噪聲，相比于之前的方案更加簡單且易于實現。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種基于切割超連續譜的超寬帶白噪源。

背景技術

噪聲源是設備性能分析與標定的重要儀器。在通信和控制系統中，往往需要利用噪聲源來對電子設備的抗干擾性能進行測試，尤其是功率密度均勻的高斯白噪聲源。因此，如何產生輸出功率連續可控、噪聲功率譜密度均勻平坦的高斯白噪聲信號已經成為一個重要的研究領域。

現有的高斯白噪聲源通常分為數字合成技術和物理器件噪聲放大技術兩類。其中，數字合成技術是利用DSP或FPGA，通過線性同余法、移存器法等算法先產生一段偽隨機數序列，再將偽隨機數序列進行時域-頻率映射轉化為高斯白噪聲。該實現電路較為簡單，便于實用，但是受限于器件的時鐘頻率，數學合成技術產生的噪聲頻率往往低于GHz，而且精度較差。物理器件噪聲放大技術是將電阻、飽和二極管、氣體放電二極管、肖特基二極管、場效應晶體管等物理器件中的噪聲進行控制與放大，進而產生高斯白噪聲。利用該技術可以產生較大帶寬的噪聲，而且精度比較高，但是其實現電路往往需要放大較為復雜，而且隨著帶寬的增加，其輸出噪聲功率平坦度越差。

然而，目前白噪聲源的工作頻率已經不能滿足一些高頻器件的工作頻率。如何在非常寬的頻率范圍(帶寬幾十GHz-100GHz)內輸出功率譜均勻連續、功率穩定可控的連續隨機噪聲信號，存在著原理、技術、工藝等諸多層面的困難。因此，發展新型高帶寬、頻譜密度均勻、高輸出功率且易于實現的白噪聲源迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種基于切割超連續譜的超寬帶白噪源。

本發明的目的可以通過采用如下的技術措施來實現，設計一種基于切割超連續譜的超寬帶白噪源，包括：

光纖激光器、高非線性光纖、3dB耦合器Ⅰ，光濾波器Ⅰ，光濾波器Ⅱ，3dB耦合器Ⅱ以及光電探測器；其中，光濾波器Ⅰ和光濾波器Ⅱ并聯設置，并接的兩端分別連接3dB耦合器Ⅰ和3dB耦合器Ⅱ，3dB耦合器Ⅰ另一端依序設置高非線性光纖和光纖激光器，3dB耦合器Ⅱ另一端連接光電探測器；

光纖激光器發出的連續激光在經過高非線性光纖之后，由于高非線性光纖中的非線性效應的影響，及在高非線性光纖中的色散效應引起調制不穩定性效應，而使光譜展寬產生超連續譜；產生超連續譜之后的激光被3dB耦合器Ⅰ分為兩路，分別被中心波長不同的光濾波器Ⅰ和光濾波器Ⅱ濾出，濾波后不同中心波長的激光再由3dB耦合器Ⅱ耦合在一起，經過光電探測器光電轉換輸出超寬帶白噪聲。

其中，中心波長不同的兩束激光信號卷積后會產生相應頻段的頻譜，不同頻段的中心頻率由這兩束信號激光的波長差決定。

其中，高非線性光纖中的非線性效應至少包括自相位調制，交叉相位調制，四波混頻及受激拉曼散射。

其中，光濾波器Ⅰ和光濾波器Ⅱ設置的濾波寬度相同。

其中，產生白噪聲的頻譜等于從光濾波器Ⅰ和光濾波器Ⅱ濾波后輸出的兩個不同中心波長光譜的卷積。

區別于現有技術，本發明的基于切割超連續譜的超寬帶白噪源使用的熵源是超連續譜光子熵源，其覆蓋范圍可達幾百nm，因此可以在很寬的頻率范圍產生白噪聲，有效避免了電子器件的帶寬瓶頸；通過分別調節兩個光濾波器的濾波中心，可以調節產生白噪聲的中心頻率從而適應不同的工作場合；通過簡單的對超連續譜濾波并進行光電轉換即可產生高帶寬的白噪聲，相比于之前的方案更加簡單且易于實現。

附圖說明