[發(fā)明專利]面向微波光子的FP干涉濾波器建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010933389.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN111856748B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 庾財斌;瞿鵬飛;孫力軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G06F30/20;G02B5/28;G01J3/12
• 代理公司: 重慶樂泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50221
• 代理人: 袁茹坤

本發(fā)明公開了一種面向微波光子的FP干涉濾波器建模方法，先測量得到FP干涉濾波器的響應(yīng)輸出結(jié)果，并根據(jù)響應(yīng)輸出結(jié)果計算出理想數(shù)學(xué)模型的參數(shù)因子；然后建立FP干涉濾波器的理想數(shù)學(xué)模型，并采用仿真軟件對模型進行仿真，得到仿真的輸出結(jié)果；再調(diào)節(jié)模型的參數(shù)因子，使仿真后的輸出結(jié)果與實際測量的響應(yīng)輸出結(jié)果相符，即完成對FP干涉濾波器的理想數(shù)學(xué)模型建模。本發(fā)明中，通過實物測試得到FP干涉濾波器的精確測量結(jié)果，確定模型的參數(shù)因子，使模型仿真的輸出結(jié)果更加準確，并且通過時頻轉(zhuǎn)換使模型適用于微波光子的聯(lián)合仿真，可以實現(xiàn)快速、高精度的微波光子器件建模仿真，在系統(tǒng)建模仿真領(lǐng)域具有重大的意義與應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及FP干涉濾波器建模領(lǐng)域，特別涉及一種面向微波光子的FP干涉濾波器建模方法。

背景技術(shù)

近年來，得益于微波光子光學(xué)器件性能的不斷提高，微波光子技術(shù)迅猛發(fā)展，其中的FP干涉濾波器是一種十分重要的光學(xué)器件，F(xiàn)P干涉濾波器具有穩(wěn)定性好，濾波帶寬窄，插損小的優(yōu)點，經(jīng)過十多年的發(fā)展，它已成為精密光譜測量、快速光信號處理、窄線寬激光、高精度傳感等科學(xué)研究的理想光學(xué)器件，具有十分重要的應(yīng)用價值。

對FP干涉濾波器的研究中，理論建模與模型仿真在其發(fā)展過程中起到了極其重要的作用，不僅可以為器件的參數(shù)設(shè)計提供理論支持，還可以對器件進行仿真驗證。目前，面向微波光子的FP干涉濾波器的數(shù)學(xué)建模方法并不是非常完善，主要是由于FP干涉濾波器的數(shù)學(xué)模型一般都建立在頻域上，而微波光子鏈路都是以時域信號傳遞，并且FP干涉濾波器本身具有很多關(guān)鍵的參數(shù)因子，如：反射率、腔長等。在設(shè)計濾波器模型時，需要充分考慮器件在實際使用中的上述參數(shù)因子對器件輸出特性的影響，以使得在器件的仿真中能夠得到較高的精度，因此如何在時域上對FP干涉濾波器進行建模仿真，使仿真結(jié)果與實際相符是一個十分關(guān)鍵的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種能夠?qū)P干涉濾波器進行精準建模的面向微波光子的FP干涉濾波器建模方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種面向微波光子的FP干涉濾波器建模方法，包括以下步驟：

步驟S1、以寬譜光源發(fā)出的信號光作為FP干涉濾波器的輸入光信號，并采用光譜分析儀接收FP干涉濾波器的輸出光信號，測量得到響應(yīng)輸出結(jié)果；

步驟S2、根據(jù)響應(yīng)輸出結(jié)果計算出FP干涉濾波器的理想數(shù)學(xué)模型的參數(shù)因子；

步驟S3、建立FP干涉濾波器的理想數(shù)學(xué)模型，所述理想數(shù)學(xué)模型先采用傅里葉變換將輸入光信號從時域信號變成頻域信號，然后通過理想的FP數(shù)學(xué)傳遞函數(shù)在頻域上對輸入信號進行處理，再進行傅里葉反變換后輸出時域信號作為輸出光信號；

步驟S4、采用仿真軟件對建立的理想數(shù)學(xué)模型進行仿真，得到仿真的輸出結(jié)果；

步驟S5、比較仿真后的輸出結(jié)果與實際測量的響應(yīng)輸出結(jié)果是否相符，如果相符則執(zhí)行步驟S7；否則，執(zhí)行步驟S6；

步驟S6、調(diào)節(jié)理想數(shù)學(xué)模型的參數(shù)因子，使仿真后的輸出結(jié)果與實際測量的響應(yīng)輸出結(jié)果相符；

步驟S7、完成對FP干涉濾波器的理想數(shù)學(xué)模型建模。

進一步的，寬譜光源發(fā)出的信號光的波長為1530nm～1580nm。

進一步的，測量得到的響應(yīng)輸出結(jié)果包括自由光譜范圍和3dB半峰寬度。

進一步的，理想數(shù)學(xué)模型的參數(shù)因子包括FP干涉濾波器的反射率和FP干涉濾波器的腔長。

進一步的，F(xiàn)P干涉濾波器的反射率R的計算公式為：

FP干涉濾波器的腔長h的計算公式為：