[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

本發明公開了一種連續調頻脈沖微波信號產生裝置及方法，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。該方法包括步驟：S1.基于非等臂干涉模塊產生具有群延遲的兩束飛秒激光，進行合束、頻譜整形，將整形后的光脈沖信號輸入至頻時映射模塊；S2.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.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。本發明通過采用非平衡單臂光纖干涉結構實現群延遲時間連續調節，并結合基于色散光纖的頻時映射，從而實現連續調頻的脈沖微波信號產生。

技術領域

本發明涉及微波光子技術領域，特別是涉及一種連續調頻脈沖微波信號產生裝置與方法。

背景技術

脈沖微波信號產生技術在雷達、無線電通信、電子測試系統等領域具有廣闊的應用前景。相較于傳統的電子學方法，基于微波光子學產生脈沖微波信號技術由于擁有工作頻率高、帶寬調諧范圍大、可實現任意波形發射等獨特優勢而在科學研究及工業應用中備受關注。其中，采用光脈沖頻譜整形和頻率-時間(頻時)映射結合產生微波信號被認為是高效的脈沖微波產生方法，且無需任何參考微波源。該方法是將時域上極窄的脈沖光信號經過光學濾波整形器，其輸出光信號基于沖激響應將根據濾波整形器的頻響特性而實現頻譜整形；而后再經過具有特定色散量的色散介質，通過頻率-時間映射效應將光脈沖在頻域的幅度特性映射至時域，最后通過光電探測器進行光-電轉換，最終獲得頻率可調諧、波形可設計的脈沖微波信號。

目前，利用色散光纖或啁啾布拉格光柵可以實現高質量的頻時映射；而頻譜整形方法則主要分為空間光調制或光纖濾波整形兩個方法。基于液晶陣列的空間光調制器可以實現脈沖微波信號頻率的實時調諧，但其體積較大、具有復雜的空間光路結構，導致穩定性較差，不利于實際應用。而光纖濾波整形方法則主要分為基于Sagnac環結構和基于偏振干涉的光梳濾波器，其具有小尺寸、低插損等優勢，但由于光纖結構一旦確定，其頻譜響應即固定，因此無法實現脈沖微波信號的頻率調諧。為了實現基于光纖結構的連續調頻脈沖微波信號產生，我國西南交通大學的L.Yan等人利用自制的基于偏振開關結構的群延遲調制器實現了脈沖微波頻率的連續調諧，但由于其使用非商用元器件，因而該方法未獲得廣泛的應用。

發明內容

本發明專利提出了一種連續調頻脈沖微波信號產生裝置與方法。本發明裝置結構簡單、可產生頻率可連續調諧的脈沖微波信號。具體采用如下技術方案：

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、光環形器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及群時延發生器組成，其中，所述飛秒鎖模激光器輸出端與光環形器的輸入端端口①連接，光環形器的輸出端端口②與光纖轉接結構輸入端連接，光纖轉接結構與群時延發生器共軸，所形成的光干涉頻譜整形信號由光環形器的輸出端端口③輸出。

進一步，所述等效頻域濾波單元中，光纖轉接結構為光纖探頭，群時延發生器為可調光學延遲線，其連接關系是：光纖探頭輸出端與可調光學延遲線反光元件共軸。

進一步，所述等效頻域濾波單元中，光纖轉接結構為光纖準直鏡，群時延發生器為軸向鍍膜電光調制器，其連接關系是：光纖準直鏡與軸向鍍膜電光調制器共軸。

進一步，所述頻時映射模塊為色散光纖，其中，光環形器的端口③與色散光纖輸入端連接。

進一步，所述光電轉換模塊由光功率放大器、光電探測器組成，其中，光功率放大器輸入端與色散光纖輸出端連接，光功率放大器輸出端與光電探測器光輸入端連接，所產生的脈沖微波信號即由光電探測器電輸出端輸出。

本發明還提供一種連續調頻脈沖微波信號產生方法，該方法包括如下步驟：