[發(fā)明專利]基于氣體吸收和相位調(diào)制的微波光子濾波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911351333.8
• 申請(qǐng)日: 2019-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN111082874B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁秀濤;原子岳;董永康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50;H04B10/548;G02F1/015
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張利明

一種基于氣體吸收和相位調(diào)制的微波光子濾波器，屬于微波光子濾波領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有微波光子濾波器沒有利用氣體吸收光譜技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)大范圍可調(diào)的帶寬的問題。它采用激光器提供光載波；采用偏振控制器調(diào)節(jié)光載波的偏振態(tài)，使光載波的偏振帶與相位調(diào)制器匹配；采用相位調(diào)制器把接收到的待處理微波信號(hào)加載到光載波上，形成±1^st邊帶光信號(hào)輸出；再將光信號(hào)放大；一號(hào)準(zhǔn)直器將放大光信號(hào)由光纖環(huán)境耦合至自由空間，輸入至氣室；氣室通過濾波氣體濾除輸入的放大光信號(hào)的一個(gè)邊帶；二號(hào)準(zhǔn)直器將濾波后的放大光信號(hào)由自由空間耦合至光纖環(huán)境；光電探測(cè)器用于探測(cè)光纖環(huán)境內(nèi)濾波后的放大光信號(hào)之間的拍頻并輸出。本發(fā)明可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行重構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于氣體吸收和相位調(diào)制的微波光子濾波器，屬于微波光子濾波領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微波光子學(xué)(Microwave Photonics,MWP)被定義為在微波頻率下工作的光子器件并研究其在微波和光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。最初是利用微波光子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)解決微波系統(tǒng)中遇到的問題，這些問題通常非常復(fù)雜，甚至不可能直接在射頻域(Radio Frequency，RF)中解決。在之后的研究中，微波光子技術(shù)也成功地使用微波工程中使用的各種技術(shù)來改善光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)和光學(xué)傳感器的性能。微波光子學(xué)技術(shù)作為光學(xué)和微波之間的交叉學(xué)科，在過去幾年中已被廣泛研究并應(yīng)用于無線通信、傳感器網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)、衛(wèi)星通信、儀器儀表和戰(zhàn)爭(zhēng)裝備。微波光子濾波器(Microwave Photonics Filter，MPF)作為微波光子技術(shù)的重要組成部分，因其能夠克服微波系統(tǒng)中固有的瓶頸，在過去幾年中得到了廣泛的研究。與微波系統(tǒng)中的微波濾波器相比，微波光子濾波器具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如低損耗、大帶寬、抗電磁干擾、可重配置性和可靠性。

微波光子濾波器因其優(yōu)異的可重構(gòu)性在現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代武器系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。微波光子帶通濾波器(Microwave Photonics Bandpass Filter,MPBF)作為微波光子濾波器的一種，已應(yīng)用在光纖通信系統(tǒng)作為一種信道選擇手段，應(yīng)用在數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)中提取特定波段的信號(hào)，并應(yīng)用在目標(biāo)識(shí)別雷達(dá)系統(tǒng)用于過濾雜波和噪聲的干擾。近年來，基于光纖布拉格光柵、強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、諧振腔、單邊帶調(diào)制、可調(diào)光學(xué)延時(shí)線等技術(shù)的微波光子帶通濾波器得到了廣泛的關(guān)注。

在微波光子濾波器領(lǐng)域，各式各樣的微波光子濾波器為微波光子通信系統(tǒng)提供了多種多樣的解決方案，極大地提升了通訊信號(hào)的質(zhì)量和通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性。氣體吸收光譜技術(shù)傳統(tǒng)上用于氣體種類檢測(cè)和分子結(jié)構(gòu)分析，從未應(yīng)用于構(gòu)建微波光子濾波器。然而相比于傳統(tǒng)的微波光子濾波器，基于氣體吸收的微波光子濾波器提供了極寬的可調(diào)帶寬，且提供了有競(jìng)爭(zhēng)力的可調(diào)諧中心頻率和帶阻抑制比。基于氣體吸收光譜技術(shù)的微波光子濾波器為微波光子濾波技術(shù)提供了一種新的可能，有望進(jìn)一步提升微波光子通訊系統(tǒng)的通訊能力。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有微波光子濾波器沒有利用氣體吸收光譜技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)大范圍可調(diào)的帶寬的問題，本發(fā)明提供一種基于氣體吸收和相位調(diào)制的微波光子濾波器。

本發(fā)明提出一種基于氣體吸收和相位調(diào)制的微波光子濾波器，包括激光器、偏振控制器、相位調(diào)制器、摻鉺光纖放大器、一號(hào)準(zhǔn)直器、氣室、二號(hào)準(zhǔn)直器和光電探測(cè)器，

所述激光器用于提供光載波；

偏振控制器用于調(diào)節(jié)所述光載波的偏振態(tài)，使光載波的偏振帶與相位調(diào)制器匹配，從而優(yōu)化相位調(diào)制器的輸出光信號(hào)；

相位調(diào)制器用于把接收到的待處理微波信號(hào)加載到光載波上，形成±1^st邊帶光信號(hào)輸出；

摻鉺光纖放大器用于將相位調(diào)制器輸出的光信號(hào)進(jìn)行放大獲得放大光信號(hào)；

一號(hào)準(zhǔn)直器用于將放大光信號(hào)由光纖環(huán)境耦合至自由空間，并輸入至氣室；

氣室用于提供濾波氣體，以濾除輸入的放大光信號(hào)的一個(gè)邊帶；