[发明专利]一种基于光频梳的无杂散干扰微波光子滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子学中的微波光子滤波器研究领域，具体涉及一种基于光频梳的无杂散干扰微波光子滤波器。

背景技术

微波光子滤波器是指在利用光子技术对射频微波信号进行延时、加权、求和等运算处理的技术。相比于电子信号处理技术而言，光子信号处理具有大时间带宽积、低损耗、质量轻、抗电磁干扰低损耗等优势。相比于基于电子技术的微波滤波器而言，微波光子滤波器能够在高频范围工作，具有大带宽、抗电磁干扰等优势，其滤波通带能够实现高选择性、动态可调谐及可重构。

目前，基于光频梳源延时抽头的横向微波光子滤波器相比于其他有限冲击响应横向微波光子滤波器，具有同时实现多抽头、高速可调谐、任意可重构、高旁瓣抑制比的能力，被人们寄予厚望。这种滤波器的基本原理框图如图1a所示。在这种结构中，具有多条等间隔频率分量的光频梳源101直接进入调制器102进行单边带调制，调制信号为待滤波的信号。经过单边带调制后的光频梳源进入到一色散介质103中然后被光电探测器104所接收。因为不同光频率分量在色散介质中的传输会出现不同的延迟，所以到达光电探测器时，光频梳源中的频率分量之间出现等延迟，对应着横向滤波器结构中的多抽头。对光频梳源的各频率分量分别进行独立的幅度和相位控制，可以实现滤波器滤波函数的可调谐及可重构。

在这种传统的基于光频梳源延时抽头的横向微波光子滤波器中，因为其输出光信号在光谱上包含多载波和相应调制边带，所以经光电变化后的电输出信号在电谱上除包含所需要的载波与其想对应的调制边带之间的拍频分量外，还包含其他杂散频率分量，主要是载波与非对应调制边带之间的拍频分量、载波与载波之间的拍频分量、调制边带与调制边带之间的拍频分量。如图1b所示，不同频率分量以不同线型表示。这些杂散频率分量存在使得基于光频梳源延时抽头的微波光子滤波器只能在某一个特定宽度的奈奎斯特区域（Nyquist zone）工作。当滤波器通带调谐靠近奈奎斯特的边界时，此时滤波器输出信号中存在非常强烈的近频干扰，滤波器无法正常工作。因此，奈奎斯特区域的限制极大地制约着基于光频梳源延时抽头的横向微波光子滤波器的调谐性及其实际应用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种基于光频梳的无杂散干扰微波光子滤波器。

根据本发明实施例的基于光频梳的无杂散干扰微波光子滤波器，包括：光频梳源，所述光频梳源用于承载待滤波的射频信号，其中的各载波分量对应横向滤波器结构中的抽头；二次型相位处理单元，所述二次型相位处理单元与所述光频梳源的输出端相连，用于调整光频梳源整体光相位为二次型；调制器，所述调制器与所述二次型相位处理单元的输出端相连，用于将待滤波射频信号调制到光频梳源的各载波分量上；色散介质，所述色散介质与所述调制器的输出端相连，用于在光频梳源各载波之间引入相等延时，使得光频梳源中每个载波被视为为横向滤波器结构中的抽头；以及光电探测器，所述光电探测器与所述色散介质的输出端相连，用于将光信号转换为电信号，输出为滤波后的射频信号。

在本发明的一个实施例中，所述二次型相位处理单元通过普通单模光纤、色散补偿光纤、啁啾光纤光栅或者液晶空间光调制器来实现。

在本发明的一个实施例中，所述光频梳源通过锁模激光器来实现，或者通过级联强度调制器和相位调制器组合来实现。

根据本发明实施例的基于光频梳的无杂散干扰微波光子滤波器能够有效地抑制杂散频率，且不影响滤波器传输函数的特性，通带调谐不再受传统奈奎斯特区域的限制，具有结构简单、应用范围广的优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1a为传统基于光频梳源延时抽头的横向微波光子滤波器结构框图；

图1b为图1a所示的滤波器输出光信号频谱及探测电信号中的杂散频率示意图；

图2a为本发明实施例的基于光频梳源的无杂散干扰微波光子滤波器结构框图；

图2b为图2a所示的滤波器中来自载波边带与调制边带拍频之间频率分量的滤波传输曲线图；

图2c为图2a所示的滤波器中来自载波边带与载波边带拍频之间频率分量的滤波传输曲线图；