[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵的可重構微波光子濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010549500.6
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111736368B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 王迪;龔靜文;袁方;張武;胡團弟;李小軍;李琪
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本發(fā)明公開了一種基于光纖光柵的可重構微波光子濾波器，包括可調(diào)激光器、光分束器、偏振控制器、相位調(diào)制器、可重構光纖光柵濾波器、光合束器、光電探測器、射頻功分器和頻譜判決分析反饋控制模塊，本發(fā)明利用可重構光纖光柵濾波器作為光學濾波器對調(diào)制到光域的微波信號進行濾波，然后經(jīng)過光電轉換之后將該濾波效果映射到微波域，實現(xiàn)微波信號濾波?？芍貥嫻饫w光柵濾波器是通過局部拉伸光纖的可重構相移技術調(diào)控可重構相移光纖光柵的結構，解決了常規(guī)光纖光柵在制備完成后帶寬不可重構的限制，最終使基于光纖光柵的可重構微波光子濾波器帶寬和頻率均實現(xiàn)調(diào)諧。此外頻譜判決分析反饋控制解決兩個相移量的一致性問題，保證濾波器的平坦性和低損耗特性。

技術領域

本發(fā)明公開了一種基于光纖光柵的可重構微波光子濾波器，屬于微波光子領域。

背景技術

衛(wèi)星載荷向著多業(yè)務、多功能一體化方向發(fā)展，由于衛(wèi)星接收的微波信號包括通信、數(shù)傳、測控等不同類型，這些不同類型、不同業(yè)務信號的帶寬和工作頻點存在差別，需要衛(wèi)星載荷根據(jù)業(yè)務需求靈活分配帶寬和頻點。構建帶寬可重構、頻率可調(diào)諧的通用微波光子射頻前端是一體化衛(wèi)星載荷發(fā)展的重要方向。為了構建通用微波光子射頻前端，需要設計可重構微波光子濾波器作為其核心器件。

在先技術一，基于微環(huán)諧振腔與馬赫曾德爾干涉儀的可重構微波光子濾波器，主要通過在級聯(lián)微環(huán)之間引入馬赫曾德爾結構，然后改變溫度實現(xiàn)對帶寬的調(diào)節(jié)。該方法濾波帶寬為GHz量級以上，無法滿足柔性轉發(fā)技術中信道化顆粒度的要求。

在先技術二，基于可調(diào)諧光濾波器的可重構微波光子濾波器，主要利用相位調(diào)制器±1階邊帶與光載波的拍頻信號抵消的特性，通過調(diào)諧光濾波器的中心波長實現(xiàn)微波光子濾波帶寬調(diào)諧，相反調(diào)諧光濾波器帶寬可以實現(xiàn)微波光子濾波的中心頻率。該類方法對受限于光濾波器的邊緣滾降小，則濾波器的帶寬也是GHz量級以上；受限于光濾波器的帶寬，中心頻率調(diào)諧范圍不能覆蓋低頻信號。

在先技術三，基于多個微環(huán)諧振器調(diào)控邊帶相位的可重構微波光子濾波器，利用微環(huán)諧振器諧振頻率處存在相位突變，可以調(diào)控邊帶信號的相位，同相的頻率信號被濾出，通過調(diào)節(jié)兩個微環(huán)之間的諧振頻率差可以實現(xiàn)帶寬重構，但是由于諧振頻率處相位變化存在一定斜率，所以帶寬為320MHz時，濾波響應變成三角形，且損耗增大，因此這種方法得到的濾波器帶寬也是GHz量級以上。

在先技術四，基于等效相移光纖光柵的微波光子濾波器，是利用取樣光纖光柵制備等效相移光纖光柵，可以得到窄帶平頂濾波效果，但是濾波器只能頻率調(diào)諧，帶寬不能重構。

在先技術五，基于受激布里淵散射效應的可重構微波光子濾波，采用調(diào)制激光器或者光頻梳擴展泵浦光源頻譜，通過調(diào)節(jié)碼速率或者光頻梳數(shù)可以實現(xiàn)濾波器帶寬調(diào)諧。該類方法屬于有源濾波，會引入額外噪聲，而且需要幾～十幾km的光纖，結構復雜且成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提出了一種基于光纖光柵的可重構微波光子濾波器，通過局部拉伸光纖的可重構相移技術在均勻光纖光柵上引入兩個相移點，調(diào)節(jié)局部拉伸區(qū)的應力可以改變相移點的相移量，解決了常規(guī)光纖光柵在制備完成后帶寬不可調(diào)諧的限制，另一方面通過改變光載波和光纖光柵的頻率差也可以實現(xiàn)濾波器的頻率調(diào)諧。

本發(fā)明目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種基于光纖光柵的可重構微波光子濾波器包括可調(diào)諧激光器、光分束器、偏振控制器、相位調(diào)制器、可重構光纖光柵濾波器、光合束器、光電探測器、射頻功分器和頻譜判決分析反饋控制模塊。

激光器輸出的激光經(jīng)過光分束器分成兩路，第一路輸出的激光作為光載波輸入到偏振控制器，偏振控制器將光載波的偏振態(tài)調(diào)到相位調(diào)制器的最優(yōu)偏振工作狀態(tài)，然后將光載波輸入到相位調(diào)制器，相位調(diào)制器的射頻輸入端是整個微波光子濾波器的射頻信號輸入端，