[發明專利]基于光纖MZI內嵌啁啾光柵的可調諧微波光子濾波器裝置

在審

• 申請號: 201910343617.6
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110208967A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 劉金梅
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;H01P1/20;H01S3/067
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種基于光纖MZI內嵌啁啾光柵的可調諧微波光子濾波器裝置，本發明采用在裝置中設置干涉儀，干涉儀內兩條光路分別構成干涉儀的第一臂長及第二臂長，將啁啾光柵反向內嵌于兩臂中，通過在啁啾光柵的帶寬內調諧激光載波的波長，激光在啁啾光柵不同位置的反射，從而實現濾波器的FSR自由頻譜寬度可調諧，實現了基于幅度調制和啁啾光柵色散的二抽頭精密可調諧MWP濾波裝置。本發明與基于啁啾光柵PM?IM轉換的方案相比，具有LCFBG線性啁啾布拉格光柵的柵區更長、帶寬更大、能實現FSR自由頻譜寬度的調諧、精度達到0.1MHz的量級且連續可調的優點。本發明技術方案簡潔、可設計性強且在工程技術領域內具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及光電技術領域，尤其是一種基于光纖MZI內嵌啁啾光柵的可調諧微波光子濾波器裝置。

背景技術

微波光子濾波從興起到迅猛發展，僅僅經歷了幾十年的時間。由于其基于光學手段和微波技術的精妙結合，使其在光學微波信號處理，光控相控陣天線，光載無線通信，光生微波技術特別是超寬帶和任意波波形產生，啁啾微波脈沖產生和微波微分器等方面展示出巨大的應用前景。對微波光子濾波器(Microwave Photonic Filter，MWP)的研究主要集中于以下考慮：光源是單一光源還是多個光源或寬帶光源；工作于光相干狀態還是非相干狀態；基于何種延遲結構，如多條光纖延遲線，色散光纖，光纖光柵FBG，光纖環等；基于何種調制手段:相位調制(Phase Modulation，PM)，強度調制(IntensityModulation，IM)，偏振調制(Polarization Modulation，PM)，單邊帶、多邊帶調制等；實現濾波器的種類:帶通、帶陷、低通、高通濾波器等。

根據文獻調研，加拿大渥太華大學的姚建平小組長期致力于MWP濾波器和微波信號的產生處理方面的研究。2005年，該小組報道了利用四個光源組成的光源陣列和25公里單模光纖作為色散延遲介質實現了帶通濾波器。該方案利用相位調制通過色散轉換成強度調制(PM-IM)的原理，并對其進行了充分的理論認證和模擬。該方案實現了通帶寬度2.65GHz，主從旁瓣抑制比30dB的濾波效果。同時通過調節四個光源之間的波長間隔，還可以實現對濾波器自由頻譜寬度(FSR)的調諧。

現有技術的光纖光柵FBG，特別是啁啾光纖光柵CFBG，基于其大色散的性質，在啁啾微波信號的產生等方面有著重要的應用價值，在微波光子學中也有重要應用。基于CFBG的MWP濾波器同樣也利用了其大色散和啁啾性質。2007年，姚建平小組在前述實驗的基礎上，報道了利用線性啁啾光柵LCFBG作為色散延遲介質實現可調諧帶通濾波器的方案，并對其機理進行了分析。該方案同樣也是基于色散介質將相位調制轉成強度調制的效應，不同的是，該方案報道了利用此效應可以實現同時具有正抽頭和負抽頭的帶通濾波器的結果。該方案實現了1.14-4.55GHz連續可調的同時具有正、負抽頭的帶通濾波器。2009年，該小組又對微波光子學系統中基于色散元件實現PM-IM轉換的原理進行了深入的、徹底的分析。至此，PM-IM轉換方法有了系統的理論解釋和實驗借鑒。存在的問題是，由于受制于光柵柵區長度、帶寬的限制，導致調諧精度的量級受限，且無法實現連續可調。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供的一種基于光纖MZI內嵌啁啾光柵的可調諧微波光子濾波器裝置，本發明采用在裝置中設置干涉儀，干涉儀內的兩條光路分別構成干涉儀的第一臂長及第二臂長，將啁啾光柵反向內嵌于兩臂中，通過在啁啾光柵的帶寬內調諧激光載波的波長，激光在啁啾光柵不同位置的反射，從而實現濾波器的FSR自由頻譜寬度可調諧，實現了基于幅度調制和啁啾光柵色散的二抽頭精密可調諧MWP濾波裝置。本發明與基于啁啾光柵PM-IM轉換的方案相比，具有LCFBG線性啁啾布拉格光柵的柵區更長、帶寬更大、能實現FSR自由頻譜寬度的調諧、精度達到0.1MHz的量級且連續可調的優點。本發明技術方案簡潔、可設計性強且在工程技術領域內具有廣闊的應用前景。

實現本發明目的的具體技術方案是：