[发明专利]利用多波长布里渊激光器产生微波信号的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子以及微波光子学领域，涉及了一种利用多波长布里渊激光器产生微波信号的装置和方法，适用于无线通信和雷达通信系统。

背景技术

随着信息技术的突飞猛进，信息产业的高速发展，人们的生产生活、国家的国防建设等方面对信息的需求量与日俱增。其中，无线通信作为通信常用工具，在数据业务、语音、军工中均有广泛应用。采用高频微波和毫米波信号作为载波，系统容量将得到大幅度的提升。由于电子瓶颈的制约，微波信号源向30～70GHz高频段的发展对传统微波器件而言是很大的挑战，而利用光学方法产生微波信号成为一条产生高频微波信号的重要途径。高频微波的光学产生有多种方案，如两个注入式锁定、相位式锁定激光器，双波长激光器，光强度或光相位调制等等。

其中，利用布里渊激光器产生的斯托克斯光与泵浦光通过拍频产生微波信号是基本方法之一，它可以提供大约10GHz的窄线宽微波信号源。但由于受激布里渊效应信道间隔10GHz的固定性，导致了大于10GHz的高频微波信号的获得变得困难。因此，采取有效方法获得稳定的多波长布里渊光纤激光器，将产生的高阶斯托克斯光与泵浦光进行拍频，从而提高微波信号的输出频率是十分重要的。

多波长布里渊光纤激光器还是满足波分复用技术要求的研究热点，该多波长光源具有室温下稳定输出、线宽极窄、波长通带可调、阈值低、功率谱平坦等优势，是超密集波分复用系统的理想光源。在此背景下，对于多波长布里渊光纤激光器的研究变得更为迫切。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用多波长布里渊激光器产 生微波信号的装置及和利用该装置产生微波信号方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

利用多波长布里渊激光器产生微波信号的装置包括可调窄带光源、第一隔离器、第一三端口耦合器、第二三端口耦合器、第二隔离器、掺铒光纤放大器、第一光纤环形器、单模光纤、Sagnac环形镜、第二光纤环形器、光纤布拉格光栅、四端口耦合器、光电探测器。

可调窄带光源与第一隔离器的输入端光连接，第一隔离器的输出端与第一三端口耦合器的单端口端的端口光连接，第一三端口耦合器的双端口端的一个端口与第二三端口耦合器的双端口端的一个端口光连接，第一三端口耦合器的双端口端的另一个端口与四端口耦合器一端的一个端口光连接；

第二三端口耦合器的单端口端的端口与第一光纤环形器的1口光连接，第一光纤环形器的3口与掺铒光纤放大器的输入端光连接，掺铒光纤放大器的输出端与第二隔离器的输入端光连接，第二隔离器输出端与第二三端口耦合器的双端口端的另一个端口光连接；

第一光纤环形器的2口与单模光纤的一端光连接，单模光纤的另一端与Sagnac环形镜输入端光连接，Sagnac环形镜输出端与第二光纤环形器的1口光连接，第二光纤环形器的2口与光纤布拉格光栅光连接，第二光纤环形器的3口与四端口耦合器一端的另一个端口光连接，四端口耦合器另一端的一个端口与光电探测器的输入端光连接。

利用该装置产生微波信号方法为：首先可调窄带光源发出的泵谱光经第一隔离器以及第一三端口耦合器后分为两路泵谱光；然后其中的一路泵谱光经第二三端口耦合器、第二隔离器、掺铒光纤放大器、第一光纤环形器、单模光纤和Sagnac环形镜输出多级斯托克斯光，多级斯托克斯光经第二光纤环形器、光纤布拉格光栅滤波后输出单通道高阶斯托克斯光；最后单通道高阶斯托克斯光与另一路泵谱光进行拍频获得高频谱纯度的高频微波信号。

本发明的有益效果是：改变泵浦光波长可以使多波长通带连续可调；布里渊增益光纤长度较长，能有效抑制四波混频效应，使得等频率间隔的多波长信号通道的功率谱分布平坦；结构简单；室温下稳定输出；布里渊增益在单模光纤中提供了一个线宽较窄、与泵浦光信号具有准确频移、相位相关的斯托克斯光，其频率间隔只有10.8GHz，这为通过外差法实现高频微波信号输出提供了很好的光源。

附图说明

图1是本发明中装置的结构示意图；

图2是多波长布里渊掺铒光纤激光器的多波长输出光谱图；

图3是多波长布里渊掺铒光纤激光器的输出功率稳定性测量图；

图4是泵浦光和滤波后的(a)一阶(b)二阶(c)三阶(d)四阶斯托克斯波的谱域波形；

图5是泵浦光和(a)一阶(b)二阶(c)三阶(d)四阶斯托克斯波经过拍频得到的频谱图。