[发明专利]超窄线宽可调谐微波信号源

说明书

技术领域

本发明属于光电子及微波光子学领域，具体涉及一种基于双倍布里渊频移间隔单频光纤激光器的微波信号源，本发明应用于无线通信领域。

背景技术

随着信息技术的日新月异，通信产业得到高速的发展。基于光学方法产生微波信号的装置因具有结构简单、高频率、可充分利用光纤器件等优势，在无线通信、光载微波（radio over fiber，ROF）等领域中有着重要的应用。传统微波信号的光学产生的方法包括：注入式锁定、相位式锁定激光器、多波长布里渊激光器、双波长光纤激光器、光调制等方法。上述方法在高频率、可调谐、高稳定性方面存在有瓶颈。而多波长布里渊光纤激光器因其超窄线宽、固定布里渊频移间隔、高稳定性是产生高频微波信号的较为理想方法。

基于布里渊多波长光纤激光器的微波信号源，大多利用分光的方法实现一路泵浦光与另一路斯托克斯光拍频的方法实现高频微波信号。此类方法中产生斯托克斯光的一路使用几公里的单模光纤来降低布里渊的阈值实现多波长输出，而此情况下多波长激光处于多纵模状态下运行，由此给拍频微波信号带来高噪声和宽线宽的缺陷，由此得到的宽线宽和高噪声微波信号不具有实用价值。同时在实现高频微波信号的过程中，需要使用超窄线宽的光纤布拉格光栅来过滤布里渊频移的斯托科斯光，使得装置成本高。因此实现低噪声、窄线宽、高功率、成本低、系统简单的高频微波信号是十分重要的工作。

中国专利“利用多波长布里渊激光器产生微波信号的装置和方法”，公开号为CN101807773，如图1所示，该装置结构如下：

可调窄带光源1与第一隔离器2的输入光连接，第一隔离器2的输出端与第一三端口耦合器3的单端口的端口光连接，第一三端口耦合器3的双端口端的一个端口与第二三端口耦合器4的双端口的一个端口光连接，第一三端口耦合器3的双端口端的另一个端口与四端口耦合器12一端的一个端口光连接；

第二三端口耦合器4的单端口端的端口与第一光纤环行器7的1口光连接，第一光纤环行器7的3口与掺铒光纤放大器6的输入端光连接，掺饵光纤放大器6的输出端与第二隔离器5的输入端光连接，第二隔离器5输出端与第二三端口耦合器4的双端口的另一个端口光连接；

第一光纤环行器7的2口与单模光纤8的一端光连接，单模光纤8的另一端与Sagnac环形镜9输入端光连接，Sagnac环形镜9输出端与第二光纤环行器10的1口光连接，第二光纤环行器10的2端口与光纤布拉格光栅11光连接，第二光纤环行器10的3口与四端口耦合器12一端的另一个端口光连接，四端口耦合器12另一端的一个端口与光端探测器13的输入端光连接。

该技术方案采用可调窄带激光器，泵浦光通过隔离器以及耦合器后分为两路泵浦光，一路泵浦光经过10km单模光纤产生多阶斯托克斯光后与另一路泵浦光进行拍频获得高频微波信号。但所采用的10km高非线性光纤使得谐振腔腔长增加，而纵模间隔与腔长成反比，所以随着纵模间隔的减少，在布里渊增益谱（约为20MHz）里将出现多纵模运行状态，由此产生宽线宽和高噪声的微波信号不具有实用价值，且10km的光纤使用增大装置的体积不利于小型化。另外斯托克斯光相对于泵浦光有11GHz的频率下移，过滤出间隔为11GHz（0.08nm）的斯托克斯光往往需要线宽小于0.08nm的超窄带光纤布拉格光栅。这在某种程度上增加了装置的成本及系统复杂程度。

发明内容

本发明为解决现有技术中基于布里渊激光器的微波信号源存在的宽线宽、高噪声、系统复杂、成本高的问题，提出了基于双倍布里渊频移间隔单频光纤激光器的超窄线宽可调谐微波信号源。

本发明的技术方案：超窄线宽可调谐微波信号源，其包括可调窄线宽布里渊泵浦激光器、掺铒光纤放大器、第一三端口耦合器、偏振控制器、环行器、高非线性光纤、四端口耦合器、光纤布拉格光栅、可调光衰减器、第二三端口耦合器、光电探测器、电频谱仪；其特征是，

输入部分：可调窄线宽布里渊泵浦激光器，其输出泵浦光；

掺铒光纤放大器，其将所述泵浦光放大到达高非线性光纤所需要的布里渊散射的阈值；

第一三端口耦合器，其将放大后的泵浦光一分为二，进入单频双波长产生部分；

单频双波长产生部分：

泵浦光经过第一三端口耦合器后，大部分泵浦光经过偏振控制器及环行器进入四端口耦合器；小部分泵浦光经过可调光衰减器到达第二三端口耦合器；

进入四端口耦合器的泵浦光一部分进入高非线性光纤激发反向的第一阶斯托克斯光，另一部分直接从做斜角处理的端口输出；