[发明专利]产生多带宽高频可调谐微波信号的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生多带宽高频可调谐微波信号的装置与方法，主要应用于无线传感网、光纤通信及微波光子学等技术领域。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，数据业务呈爆炸式增长，在此过程中，需要产生、传输、交换和获取大量的高速信息，因此，对带宽的要求随之增加。目前，基于数字电子的技术已经逼近电子器件的处理极限，进一步提高设备处理速度的难度越来越大。电子技术的发展速度已经远远赶不上信息容量的急速增长，出现了带宽的限制和交换系统的电子瓶颈等问题，因此，提出了建立全光信息系统的要求。光学技术在高速信号的产生等方面显示出电子技术无法比拟的优势，充分利用光学技术的带宽优势实现高速全光信息技术就显得非常重要。微波光子学技术将射频技术的可移动性和光纤技术的大带宽、低损耗和小体积等优点有机地结合起来，有效地解决电子瓶颈的限制。因此，高质量的可调微波信号在雷达、传感和无线通信等领域有着广阔的应用前景。在光纤系统中，传输的微波信号会受到光纤色散等因素的影响而发生畸变和失真，且微波频率越高受到的影响越大。目前获得微波信号的产生主要集中在微波移频调制的方法和光外差的方法上。在微波移频调制的方法中，必须使用高速调制器等，限制了高频微波信号的产生，而且价格很昂贵。如高士明等提出的发明专利，授权号：CN20081006124.7，采用微波源和电光调制器的方法获得了11GHz的微波信号。有的学者提出了通过布里渊散射，结合光外差法获得微波信号的方案，如傅娇娇等提出的发明专利，授权号：CN200910155858.4，采用布里渊散射与泵浦光的差频获得微波信号。但是，产生微波信号的可调谐范围较小，限制其在雷达等领域的应用，且系统比较复杂，增加了系统的成本。

发明内容

本发明目的是：克服现有技术的以上缺点，为了获得高频宽带可调谐的微波信号等问题，本发明提供一种产生多带宽高频可调谐微波信号的装置与方法，提出的装置与方法不仅能够产生高频微波信号，而且能够获得多带宽可调谐的微波信号源。

本发明的目的是这样实现的：产生多带宽高频可调谐微波信号的装置，包括激光器单元100、耦合器101、移频单元102、光纤放大器107、第三耦合器115、光电探测器116、布里渊环形腔激光单元108，移频单元102包括环形器103、可调衰减器104、光纤105；激光器单元产生的激光经耦合器101分成两束光，其中一路光作为泵浦光，进入到移频单元102，在移频单元102中，泵浦光首先进入环形器103的第一个端口，从环形器103的第二个端口进入到可调衰减器104，该光在光纤105中产生背向散射光，背向散射光经环形器103的第三个端口进入到可调衰减器104，其输出光作为光放大器106的输入光，被放大器的光作为布里渊环形腔激光器108的泵浦光；布里渊环形腔激光单元108包括第二环形器109、偏振控制器114、第二耦合器113、隔离器112、光纤单元110和温度或应力控制器单元111；由光纤放大器107输出的光接入第二环形器109的第一个端口，从第二环形器109的第二个端口进入到环形腔中，在光纤110中产生布里渊散射，通过第二环形器109的第三个端口输出，逆时针方向在第二环形器109环形腔中传输，并在布里渊散射信号的传输方向上增加了光隔离器112，布里渊散射信号通过第二耦合器113的一个分臂输出，输出的布里渊信号与耦合器101输出的本振光在第三耦合器115上耦合，通过光电探测器116转换为微波信号输出。因光纤单元110受温度控制器或应力控制器单元110控制。

激光器单元100，其输出的光被耦合器101分为两束，其中一束光进入到移频单元102，从102单元输出的背向散射信号经光纤放大器单元107放大后作为布里渊环形腔激光器单元108的泵浦光，为了控制光放大器单元107的输入光功率，在移频单元102与107之间增加了光衰减器106，从布里渊激光器单元108输出的光信号与本振光经耦合器115耦合进入到光电探测器116。另一束光直接进入耦合器115。

所述的移频单元102是由环形器103、可调光衰减器104和光纤105组成；该移频单元是一级或多级移频单元。所述移频单元102中的可调衰减器104，通过调节其损耗值可以分别获得瑞利散射和受激布里渊散射信号，也可以通过控制激光器100的功率控制移频单元102产生瑞利散射和受激布里渊散射信号输出。