[发明专利]基于受激布里渊散射动态光栅的微波光子滤波器及其滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于受激布里渊散射动态光栅的微波光子滤波器及其滤波方法，属于微波光子学领域和光通信领域。

背景技术

传统的滤波技术中用到大量的电子电路对微波号进行处理，系统复杂且容易受到电磁干扰。随着光纤通信全光网络建设及高通信容量不断发展，传统滤波器已不适应了。而微波光子滤波器是微波信号直接调制光载波，利用光学方法在光域内对微波信号进行处理。该滤波器使用到光纤、光放大器、耦合器等，具有高带宽，损耗较小，结构紧凑，体积小，重量少，抗电磁干扰强、易于同光网络耦合的特点。微波光子滤波器在雷达、光纤通信、卫星通信、智能城市、物联网、全光网络等领域有着广阔的应用前景。

在光通信领域，微波信号通过相位调制器加载到载波上产生上下边频，其一阶上下边频相位差为π，而微波光子滤波器的关键技术是如何测量出一阶上边频(或一阶下边频)和载频混频后的拍频信号。目前，有一种方案使用受激布里渊散射(SBS)的边带选择放大来实现相位调制到强度调制的转变(Ruichen Tao，Xinhuan Feng，and Yuam Cao，“Widely Tunable Single Bandpass Microwave Photonic Filter Based on Phase Modulation and Stimulated Brillouin Scattering,”IEEE Photonics Technology Letters，24，1097-1099，2012.)，当一阶边频不在受激布里渊增益谱内，一阶上下边频和载频混频的拍频信号相互抵消，探测器输出为直流信号;当一阶下边频(或一阶上边频)进入受激布里渊增益谱内，得到放大，则一阶上下边频和载频混频的拍频信号不能相互抵消，探测器输出为拍频信号。然而该方案所得微波光子滤波器的通带宽度受限于受激布里渊增益谱线宽，大约为35MHz左右，不利于在波分复用系统和雷达领域使用。另一种方案使用相移光纤布拉格光栅来实现相位调制到强度调制的转变(Wangzhi Li，Ming Li，and Jianping Yao，“A NaTow-Passband and Frequency-Tunable Microwave Photonic Filter Based on Phase-Modulation to Intensity-Modulation Convefsion Using a Phase-Shifted Fiber Bragg Grating,”IEEETtransactions on Microwave Theory and Techniques，60，1287-1296，2012·)，然而该方案的通带带宽最小为6OMHz，且制造相移光纤布拉格光栅工艺复杂，价格较高。Adam Byrnes等人利用As₂S₃光子芯片实现受激布里渊散射获得23MHz的窄通带(Adam Byrnes，Ravi Pant，Photonic chip based tunable and reconfigurable narrowband microwave photonic filter using stimulated Brillouin scattering,Optics Express，20，18845-18854，2012.)，但As₂S₃光子芯片制作工艺复杂，价格昂贵，系统操作复杂。

发明内容

本发明为了解决现有的微波光子滤波器存在不可重构和不能连续调谐，且获得通带带宽受限的问题，从而提出了基于受激布里渊散射动态光栅的微波光子滤波器及其滤波方法。

基于受激布里渊散射动态光栅的微波光子滤波器包括第一激光器、第一掺铒光纤放大器、第一隔离器、光纤耦合器、第一相位调制器、微波源、布拉格光栅滤波器、第二掺铒光纤放大器、第二隔离器、探测器、偏振光分束器、第二激光器、第二相位调制器和环形器，

第一激光器发射的激光经光纤耦合器分成两束激光，并将所述的两束激光分别送至第一掺铒光纤放大器和第一相位调制器，

第一掺铒光纤放大器将接收到的激光的功率进行放大产生第一泵浦光，经第一隔离器入射至偏振光分束器的B端口，经偏振光分束器的C端口将具有y偏振的第一泵浦光入射至保偏光纤;