[發(fā)明專利]一種40GHz毫米波信號的光學(xué)產(chǎn)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110317158.1
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113098609B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐榮輝;張先強(qiáng);苑立波
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04B10/2575
• 分類號: H04B10/2575;H04B10/50;H04B10/291
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本發(fā)明公開了一種40GHz毫米波信號的光學(xué)產(chǎn)生裝置，包括窄線寬可調(diào)激光器(1)、光隔離器(2)，第一光纖耦合器(3)，第一布里淵光纖(4)、光環(huán)形器(5)、第一摻鉺光纖放大器(6)，第二布里淵光纖(7)，第二光纖耦合器(8)，第二摻鉺光纖放大器(9)，第三光纖耦合器(10)，光電探測器(11)，窄線寬可調(diào)激光器輸出的激光作為布里淵泵浦光，通過在第一布里淵光纖發(fā)生兩次受激布里淵散射和第二布里淵光纖發(fā)生兩次受激布里淵散射，借助摻鉺光纖放大器的放大作用，可產(chǎn)生四階斯托克斯光，四階斯托克斯光與布里淵泵浦光拍頻經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后可得毫米波信號。該毫米波信號產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，在微波光子及光纖傳感中均具有應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖激光技術(shù)及微波光子技術(shù)，具體為一種光學(xué)產(chǎn)生40GHz毫米波信號的裝置。

背景技術(shù)

微波光子學(xué)是將無線通信和光纖通信相結(jié)合，其研究內(nèi)容由微波技術(shù)領(lǐng)域和光纖技術(shù)領(lǐng)域組成，其中最主要的部分由兩方面組成，一方面是通過光纖通信技術(shù)向開發(fā)高頻微波頻段技術(shù)發(fā)展,研究各種光纖器件，如產(chǎn)生具有良好相干性的光源的激光器，及一系列的光調(diào)制器、放大器、光電探測器的結(jié)構(gòu)和性能以及光纖傳輸鏈路中的各種問題，另一方面是關(guān)于微波信號的光學(xué)生成和處理問題,其中包括微波光子生成器、微波光子放大器、微波光子濾波器。

用光學(xué)方法獲得微波/毫米波信號源是ROF鏈路系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它可以大大降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，相對電學(xué)方法，光學(xué)方法更容易獲得高帶寬、高速的微波/毫米波信號。常用的光生毫米波信號方法有直接調(diào)制法、外調(diào)制法和光學(xué)外差法等。其中光學(xué)外差方法以其優(yōu)異的性能成為微波/毫米波光學(xué)產(chǎn)生的有效方法。光學(xué)外差技術(shù)主要基于雙波長光波拍頻原理：當(dāng)不同波長的兩束光波合束后同時入射到一個高速光電探測器時，雙波長光波的拍頻信號可以通過高速光電探測器變換為射頻信號，射頻信號的頻率大小取決于雙波長光波的兩個光波頻率差。

目前報道的10GHz、20GHz和30GHz的微波信號的產(chǎn)生方法非常多，Zhen Wang,Tianshu Wang等人(Applied Optics Vol.56,No.26,September 10 2017)通過兩卷20Km的布里淵增益光纖，和兩個鐿鉺共摻的光纖放大器實(shí)現(xiàn)了頻率間隔為0.259nm的9個優(yōu)化的布里淵斯托克斯通道，通過單倍、雙倍和三倍布里淵頻率間隔的激光與泵浦光的拍頻分別產(chǎn)生了10.5GHz、21.48GHz、31.77GHz的微波信號并對其產(chǎn)生的拍頻微波信號進(jìn)行了研究，其3dB線寬分別為16.4MHz、15.2MHz和12.8MHz，而對40GHz的微波信號的報道卻很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種產(chǎn)生40GHz毫米波信號的雙波長拍頻方法與裝置，它可為未來5G無線接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所需的39GHz頻段毫米波載波信號提供可選方案。本發(fā)明的方法與實(shí)現(xiàn)的裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低。相對先有技術(shù)，不需要高功率光放大器，不需要電的放大器，高速電光調(diào)制器，不需要多個激光器，大大降低了系統(tǒng)成本，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案：

一種40GHz毫米波信號的光學(xué)產(chǎn)生裝置，包括窄線寬可調(diào)激光器(1)、光隔離器(2)，第一光纖耦合器(3)，第一布里淵光纖(4)、光環(huán)形器(5)、第一摻鉺光纖放大器(6)，第二布里淵光纖(7)，第二光纖耦合器(8)，第二摻鉺光纖放大器(9)，第三光纖耦合器(10)，光電探測器(11)，窄線寬可調(diào)激光器通過光隔離器與第一光纖耦合器A端的A1端口相連，第一光纖耦合器B端的B1端口與第一布里淵光纖的一端相連，第一光纖耦合器A端的A2端口與光環(huán)形器的第一端口(51)連接，光環(huán)形器的第二端口(52)通過第一摻鉺光纖放大器連接第一布里淵光纖的另一端，光環(huán)形器的第三端口(53)與第二布里淵光纖的一端連接，光環(huán)形器的第四端口(54)與第三光纖耦合器C端的C1端口連接，第二光纖耦合器D端的D1端口通過第二摻鉺光纖放大器與第二布里淵光纖的另一端連接，第二光纖耦合器C端的C2端口與第三光纖耦合器E端的E1端口連接，第一光纖耦合器B端的B2端口與第三光纖耦合器E端的E2端口連接，第三光纖耦合器F端的F1端口連接光電探測器。