[發明專利]一種連續調頻脈沖微波信號產生裝置與方法

在審

• 申請號: 202111125767.3
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113725699A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 唐隆煌;翁繼東;劉盛剛;賈興;陶天炯;馬鶴立;王翔;陳龍;吳建;李成軍;王為;苗志起;谷偉;戴誠達
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H03K3/42;H03K7/06
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 任正平

1.一種連續調頻脈沖微波信號產生裝置，其特征在于，該裝置包括非平衡單臂干涉模塊、頻時映射模塊、光電轉換模塊，所述非平衡單臂干涉模塊依次連接頻時映射模塊、光電轉換模塊，其中，非平衡單臂干涉模塊包含飛秒鎖模激光器(1)、光環形器(2)及等效頻域濾波單元，所述等效頻域濾波單元由光纖轉接結構(3)及群時延發生器(4)組成，其中，所述飛秒鎖模激光器(1)輸出端與光環形器(2)的輸入端端口①連接，光環形器(2)的輸出端端口②與光纖轉接結構(3)輸入端連接，光纖轉接結構(3)與群時延發生器(4)共軸，所形成的光干涉頻譜整形信號由光環形器(2)的輸出端端口③輸出。

2.根據權利要求1所述的連續調頻脈沖微波信號產生裝置，其特征在于，所述等效頻域濾波單元中，光纖轉接結構(3)為光纖探頭(9)，群時延發生器(4)為可調光學延遲線(10)，其連接關系是：光纖探頭(9)輸出端與可調光學延遲線(10)反光元件共軸。

3.基于權利要求1所述的連續調頻脈沖微波信號產生裝置，其特征在于，所述等效頻域濾波單元中，光纖轉接結構(3)為光纖準直鏡(11)，群時延發生器(4)為軸向鍍膜電光調制器(12)，其連接關系是：光纖準直鏡(11)與軸向鍍膜電光調制器(12)共軸。

4.根據權利要求1～3任一項所述的連續調頻脈沖微波信號產生裝置，其特征在于，所述頻時映射模塊為色散光纖(5)，其中，光環形器(2)的端口③與色散光纖(5)輸入端連接。

5.根據權利要求1～3任一項所述的連續調頻脈沖微波信號產生裝置，其特征在于，所述光電轉換模塊由光功率放大器(6)、光電探測器(7)組成，其中，光功率放大器(6)輸入端與色散光纖(5)輸出端連接，光功率放大器(6)輸出端與光電探測器光輸入端(7)連接，所產生的脈沖微波信號即由光電探測器電輸出端輸出。

6.一種連續調頻脈沖微波信號產生方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1.基于非等臂干涉模塊，利用等效頻域濾波單元產生具有群延遲的兩束飛秒激光，并通過光環形器進行合束，進而通過頻域干涉原理實現飛秒鎖模光脈沖信號的頻譜整形，將整形后的光脈沖信號輸入至頻時映射模塊；

S2.基于頻時映射模塊對輸入的光脈沖信號進行頻時映射，獲得時域干涉光脈沖信號，將光脈沖信號輸入至光電轉換模塊；

S3.基于光電轉換模塊，將光脈沖信號進行功率放大，利用光電探測器轉化為可調諧脈沖微波信號輸出，其中可調諧脈沖微波信號頻率的調諧方式為：依據公式f_I＝-Δτ·c/DLλ²，通過改變進入光電探測器的兩束飛秒激光之間群延遲時間Δτ，以實現可調諧脈沖微波信號頻率的實時連續調諧，其中，c為光速，D為色散光纖(5)的色散常數、L為色散光纖(5)的光纖長度，λ為飛秒鎖模激光器(1)產生飛秒激光的中心頻率，Δτ為進入光電探測器(7)的兩束飛秒激光之間群延遲時間。

7.基于權利要求6所述的連續調頻脈沖微波信號產生方法，其特征在于，步驟S3中“可調諧脈沖微波信號的調諧方式”，具體為：依據公式f_I＝-2d/DLλ²，通過改變光纖探頭(9)表面反射光與光學延遲線(10)反射光之間的光程差d，以實現可調諧脈沖微波信號頻率的實時連續調諧，其中，d為光纖探頭表面反射光與光學延遲線反射光之間的光程差，D為色散光纖(5)的色散常數，L為色散光纖(5)的光纖長度，λ為飛秒鎖模激光器(1)產生飛秒激光的中心頻率。

8.根據權利要求6所述的連續調頻脈沖微波信號產生方法，其特征在于，步驟S3中“可調諧脈沖微波信號的調諧方式”，具體為：依據公式通過改變軸向鍍膜電光調制器(12)的外加電場E，調控軸向鍍膜電光調制器(12)中電光晶體未加電壓時入射偏振下的折射率n_a，從而調整兩束飛秒激光之間的群延遲時間，以實現可調諧脈沖微波信號頻率的實時連續調諧；

其中，n_a為軸向鍍膜電光調制器(12)中電光晶體未加電壓時入射偏振下的折射率，E為軸向鍍膜電光調制器(12)外加電場，γ為軸向鍍膜電光調制器(12)中電光晶體電光系數，l為軸向鍍膜電光調制器(12)中電光晶體長度，D為色散光纖(5)的色散常數，L為色散光纖(5)的光纖長度，λ為飛秒鎖模激光器(1)產生飛秒激光的中心頻率。