[发明专利]一种可实现负系数的微波光子滤波器结构

说明书

技术领域

本发明属于大容量微波光子通信领域，特别是提供了一种基于半导体光放大器和布拉格光栅的可调的可实现负系数的微波光子滤波器结构，尤其涉及直接在全光领域内对射频域信号的滤波。

背景技术

当前信息技术的发展促进了微波通信和光纤通信的迅速发展。微波通信能够在任意方向上发射、易于构建和重构，而且能实现与移动和手提设备的互联；它传输成本低(通过大气传输)，采用蜂窝式系统具备高效的频率利用率。但是微波通信主要面临以下两大问题

(1)微波传输介质对于高频微波进行长距离传输时具有非常大的损耗；

(2)大气中日益增多的电磁辐射对人体健康和安全带来不利的影响受到越来越多的关注。

光纤通信的特点是体积小、重量轻、超宽带(大于40THz)、低损耗、可以实现几十Gbit/s的信号传输；在波长、频率、时间上可多路合成；易于多路合成和分解及灵活的网络结构；抗电磁干扰、无有害辐射，但是光纤通信的主要问题是移动性不够。现在微波学与光学两门学科的优势结合形成了一门新学科——微波光子学，实现了微波和广波之间的转换。

微波光子学的研究领域可以分为两类：其一是处理微波信号的光电设备和系统的研究，其二是光电设备和系统在微波信号处理领域的应用研究。

包括微波光子滤波器在内的微波光子信号处理技术是当今国际学术界的一大研究热点，这些技术在许多民用和国防工业中有着重要的应用。作为研究微波波段的高速光子器件及其在微波/光波系统中的应用的一门新兴学科，微波光子学在器件和系统方面都有众多的研究方向。微波光子滤波器是其中的一个重要的子系统，成为多年来微波光子学的研究重点之一。微波光子滤波器可以在RF系统或链路里实现与传统微波滤波器相同的任务，但比起传统的电子微波滤波器，微波光子滤波器有着电磁兼容性、体积小、重量轻和较宽的工作带宽等优点。所以微波光子滤波器在ROF系统中有着很好的发展前景。但是为了避免受到周围环境的影响，大多数的微波光子滤波器采用的是非相干的工作方式。在非相干区域里，滤波器的输出电流：

滤波器的系数为|a_r|，可见滤波器的系数为正的，而正系数滤波器主要具有以下两个缺陷：

(1)从滤波器的输出波形可以看到，滤波器的敏感度下降和滚将系数不好，从而减小了传输函数的范围。

(2)基带范围内出现共振现象

如前所述，为实现非相干工作方式下克服这两个缺陷的目标，即必须将滤波器带有负的抽头系数。因此，本发明采用基于半导体光放大器和布拉格光纤光栅的微波光子滤波器的结构，结构简单，成本较低，可以实现负的抽头系数，在性能上也能满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现负系数的微波光子滤波器的结构设计。即克服了在非相干工作方式下只能产生正系数的缺陷，提高了性能，处理又都是在光域中实现的，性能不受有源设备限制，应用范围较广。

本发明由可调谐光源(1)，3db分束器(2)，半导体光放大器SOA(3)，衰减器或放大器(4)，耦合器(5)，环行器(6)，布拉格光栅(7)，光电检测器(8)组成；可调谐光源(1)的输出端通过光纤与3db分束器(2)入端相连，3db分束器(2)两输出端分别与半导体光放大器SOA(3)的输入端相连，在3db分束器(2)上加载射频信号。两个半导体光放大器SOA(3)的输出端与一个衰减器或放大器(4)相连，两个衰减器或放大器(4)的输出端通过光纤相连后与耦合器(5)的输入端相连，耦合器(5)的输出端与环行器相连，环行器的一个输出端与布拉格光栅(7)的输入端相连。环行器(6)的另一个输出端与光电检测器(8)相连，光电检测器(8)的输出端得到的就是滤波后的电信号。