[發(fā)明專利]一種倍頻三角波生成裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010448046.5
• 申請(qǐng)日: 2020-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111585656A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李隨群;高祥;李洪燕;張新銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川輕化工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50;H04B10/548;H01S1/02
• 代理公司: 天津市科航尚博專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12234
• 代理人: 吳疆

本發(fā)明公開(kāi)了一種倍頻三角波生成裝置及方法，該發(fā)明涉及微波光子學(xué)、光通信技術(shù)領(lǐng)域。所述方法如說(shuō)明書和附圖1所示，包括激光光源1、射頻信號(hào)源2、90°電移相器3、偏振復(fù)用馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器(PM?MZM)4、90°偏振旋轉(zhuǎn)器5、偏振合束器6、偏振控制器7、偏振分束器8、平衡光電探測(cè)器9。該方法使用一個(gè)偏振復(fù)用馬赫?曾德?tīng)栒{(diào)制器PM?MZM，通過(guò)合理設(shè)置輸入調(diào)制器PM?MZM的射頻信號(hào)功率參數(shù)和偏置電壓來(lái)產(chǎn)生倍頻三角波。在該倍頻三角波生成方案中，不需要引入色散光纖和使用濾波器，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有靈活的頻率可調(diào)諧性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波光子學(xué)、光通信技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種倍頻三角波微波波形信號(hào)生成技術(shù)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)電光信號(hào)產(chǎn)生及處理技術(shù)因存在帶寬窄、電磁干擾嚴(yán)重、損耗大、適用性受到限制等諸多缺點(diǎn)。基于光通信技術(shù)的微波波形信號(hào)產(chǎn)生由于操作帶寬大和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在光信號(hào)處理、脈沖雷達(dá)和無(wú)線通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用及快速發(fā)展。

光子輔助三角波生成技術(shù)具有頻帶寬、重量輕、抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)成為了研究的熱點(diǎn)。三角波是任意波形中的經(jīng)典波形，因其在時(shí)域上具有線性的上升和下降邊沿，在頻譜中只有奇數(shù)諧波成分，其脈沖頻譜和波形線性的優(yōu)勢(shì)，被廣泛的應(yīng)用于光子學(xué)領(lǐng)域。目前光子產(chǎn)生三角波的方法主要有控制光纖的長(zhǎng)度產(chǎn)生三角波、光譜整形、外調(diào)制等方法。基于外調(diào)制的波形生成是通過(guò)控制調(diào)制后的光學(xué)諧波分量的幅值和相位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與其他方法相比，外調(diào)制法由于射頻信號(hào)的頻率可調(diào)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此是一種有效且前景廣闊的解決方案。

根據(jù)上述原則，多種通過(guò)外調(diào)制產(chǎn)生三角脈沖序列的方案被提出,例如使用雙極化雙并聯(lián)馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器，應(yīng)用MZM和電移相器，引入相位調(diào)制器和光學(xué)濾波器等。這些基于外調(diào)制方案不足之處是：對(duì)本振信號(hào)的要求較高，產(chǎn)生的三角波信號(hào)的重復(fù)頻率較低，不滿足由低頻率信號(hào)產(chǎn)生高重復(fù)率信號(hào)的需求。

為了提高重復(fù)頻率，許多方案通過(guò)處理已調(diào)制的光信號(hào)的頻譜來(lái)產(chǎn)生倍頻三角波波形。例如基于雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器和一段非線性色散光纖生成三角形波形，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，然而，其主要缺點(diǎn)是由于非線性色散光纖引入的相位依賴于射頻信號(hào)頻率，因此重復(fù)頻率調(diào)諧受到限制。除此之外還有采用單驅(qū)動(dòng)MZM調(diào)制器、光交織器和光柵來(lái)產(chǎn)生倍頻三角波，雖然該方案不需要色散器件，但使用濾波器會(huì)使得該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜且?guī)捠芟蕖?/p>

為了獲得高重復(fù)率特殊波形信號(hào)，傳統(tǒng)方法生成特殊波形的方案中，需要引入的參考信號(hào)的頻率也隨之增大，這大大增加了對(duì)引入?yún)⒖夹盘?hào)的要求。如何利用低頻參考信號(hào)產(chǎn)生高重復(fù)率特殊波形信號(hào)，且避免濾波器或電子移相器的使用對(duì)系統(tǒng)帶寬的限制將是未來(lái)的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決背景技術(shù)中所存在不足，提出了一種倍頻三角波生成裝置及方法，該方案可以生成頻率可調(diào)諧范圍大的倍頻三角波。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)加載在偏振復(fù)用馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器(PM-MZM)上的射頻信號(hào)功率和直流信號(hào)大小來(lái)產(chǎn)生倍頻三角波。在該方案中，僅使用了一個(gè)偏振復(fù)用馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器PM-MZM，同時(shí)該方案沒(méi)有使用濾波器，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻率可調(diào)諧性靈活。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括：激光光源1、射頻信號(hào)源2、90°電移相器3、偏振復(fù)用馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器(PM-MZM)4、90°偏振旋轉(zhuǎn)器5、偏振合束器6、偏振控制器7、偏振分束器8、平衡光電探測(cè)器9。

所述PM-MZM包括由Y型功率分配器，兩個(gè)并行的子馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器Sub-MZM1和Sub-MZM2，一個(gè)90°偏振旋轉(zhuǎn)器5和一個(gè)偏振合束器6。射頻信號(hào)源2經(jīng)過(guò)一個(gè)功分器分成兩路，一路接入Sub-MZM1的射頻端口，另一路經(jīng)過(guò)90°電移相器3后接入Sub-MZM2的射頻端口，Sub-MZM1和Sub-MZM2射頻輸入信號(hào)相位相差90°，直流偏置端口輸入電壓均工作在最大點(diǎn)，產(chǎn)生偶數(shù)階邊帶。

本發(fā)明工作原理如下：

(1)激光光源1發(fā)出的光波直接輸入到PM-MZM中；