[发明专利]基于光注入半导体激光器系统的可调谐微波光子滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信以及无线通信技术领域，尤其是涉及微波光子滤波器在光载无线电(RoF)通信系统中的应用，即一种基于光注入半导体激光器系统的可调谐微波光子滤波器。

背景技术

近年来，随着宽带无线接入网、UMTS、WLAN、LMDS以及WIMAX等通信网络的兴起，为了减小覆盖面积并同时增大通信容量，一个可能的解决技术就是RoF通信，在RoF通信中，将原本在基站对信号进行的一些处理功能集中到中央站统一处理，这样就大大降低了基站的成本。

由于微波光子滤波器具有高带宽、低损耗以及不受电磁干扰等特点，使得微波在光域的处理技术引起了广泛的研究兴趣。微波光子滤波器的使用目的就是取代传统微波滤波器，从而实现微波在光域的处理，这样的好处是，可以实现与RoF光纤通信系统的天然匹配，无需再进行光电和电光转换。除此之外，微波光子滤波器在雷达，相位阵列天线领域也有明显的应用优势。

在对微波光子滤波器的研究中，可调谐、多抽头带通滤波器是研究中的一个热点方向，为了实现可调谐的目的，就要改变延时差，也即采样间隔，目前比较常见的方法是使用高色散光纤以及利用光纤布拉格光栅，但这两种方式都需要使用可调谐的光源，除此之外，使用多激光源或激光阵列也是常用实现方式，但也需要激光源间的波长差可变，才能实现可调谐性。对于多抽头的实现，可调谐光源、激光阵列或宽带切割光源是必要元件之外，通常需要相等或大于抽头数量的延时元件，比较复杂，成本也比较高。

综上所述，实现微波光子带通滤波器，无论是为了实现可调谐或者实现多抽头，光源成本都将会很高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于光注入半导体激光器系统的可调谐微波光子滤波器，以实现滤波器的可调谐性和可重构性。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种基于光注入半导体激光器系统的可调谐微波光子滤波器，该可调谐微波光子滤波器包括主激光器1、第一偏振控制器3、可调光衰减器5、光环形器7、从激光器11、第二偏振控制器9、第三偏振控制器12、相位调制器16、第四偏振控制器18、光隔离器20、3dB光耦合器23、Sagnac环滤波器26、单模色散光纤27、光放大器29和光电探测器31，其中：

该主激光器1输出端连接于该第一偏振控制器3的第一端2，该第一偏振控制器3的第二端4连接于该可调光衰减器5的输入端，该可调光衰减器5的输出端连接于该光环形器7的第一端口6；

该光环形器7的第二端口8连接于该第二偏振控制器9的第一端8，该第二偏振控制器9的第二端10连接于该从激光器11；

该光环形器7的第三端口13连接于该第三偏振控制器12一端，该第三偏振控制器12的另一端连接于该相位调制器16的光输入端14，微波调制信号15对该光输入端14输入的光进行调制；

该相位调制器16的光输出端17通过第四偏振控制器18连接于该光隔离器20的输入端，该光隔离器20的输出端连接于该3dB光耦合器23的第一端口21，该3dB光耦合器23的第三端口24和第四端口25均连接于该Sagnac环滤波器26；

该3dB光耦合器23的第二端口22连接于该单模色散光纤27的一端，该单模色散光纤27另一端连接于该光放大器29的输入端28，该光放大器29的输出端30连接于该光电探测器31，最终在该光电探测器31的输出端口32输出滤波后的微波信号。

上述方案中，所述主激光器1和所述从激光器11均为单模激光器，且从激光器11的波长大于主激光器1的波长，通过所述主激光器1注入到所述从激光器11，从而激发所述从激光器11的非线性动态特性单周期振荡(P1)状态来产生等间距的类似梳状的光谱，从而实现微波光子滤波器的多抽头。

上述方案中，该可调谐微波光子滤波器通过采用该可调光衰减器5调整该主激光器1注入到该从激光器11的注入光强，实现从激光器11的非线性动态特性单周期振荡(P1)的光谱的频率间隔可调，从而实现滤波器可调谐性。

上述方案中，该可调谐微波光子滤波器通过直接选取该主激光器1和该从激光器11间的波长差，实现从激光器11的非线性动态特性单周期振荡(P1)的光谱的频率间隔可调，从而实现滤波器的可调谐性。