[发明专利]基于交叉偏振调制和Sagnac环产生全光4倍频微波的装置有效
申请号: | 201410122498.9 | 申请日: | 2014-03-28 |
公开(公告)号: | CN103885268A | 公开(公告)日: | 2014-06-25 |
发明(设计)人: | 李伟;王文亭;孙文惠;刘建国;祝宁华 | 申请(专利权)人: | 中国科学院半导体研究所 |
主分类号: | G02F1/383 | 分类号: | G02F1/383 |
代理公司: | 中科专利商标代理有限责任公司 11021 | 代理人: | 任岩 |
地址: | 100083 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 交叉 偏振 调制 sagnac 产生 倍频 微波 装置 | ||
技术领域
本发明属于微波光子学技术领域,更具体的说是一种光生微波技术,一种基于交叉偏振调制和Sagnac环产生全光4倍频微波的装置。
背景技术
随着科技的进步,特别是信息技术的快速更新换代,微波技术与光子技术相互融合成为科技进步的必然趋势并且其取得了长足的进步。其中,高质量的微波信号产生技术是微波应用的关键和基础。高质量的微波信号主要体现为高频谱纯度、高射频稳定性和低相位噪声,其在很多领域有广泛的应用,其中包括雷达系统、无线通信系统以及电子对抗系统。由于电子瓶颈的限制,基于电子系统直接产生高频微波或者毫米波是一大挑战。传统的高频微波信号产生是基于低频的标准振荡系统经过多次倍频获得,然而多次倍频会恶化信号的相位噪声,并且该方法产生的微波信号的频率调谐性很差。为了克服电子系统产生微波信号的缺陷,同时,由于对高频谱纯度和低相位噪声的微波信号强烈需求,光生微波技术应用而生。
基于光生微波技术产生高频微波信号克服了传统微波系统在处理速度和传输带宽等方面的严重电子瓶颈,并且产生的微波信号的频谱纯度高、相位噪声低以及具有灵活的可调谐能力,充分利用了光子技术的先天优势。同时,光生微波系统相比于传统的微波系统具有损耗低、重量轻、带宽大、速度快、抗电磁干扰和频率响应平坦等诸多优点。此外,基于光子技术产生微波,该系统可以与全光网络以及光载射频兼容。
未来的军事以及民事应用,特别是军事雷达和电子对抗,要求微波系统具有大带宽、大动态范围和高灵敏度等特点。同时,由于信息复杂度日益提高、信息量的极度丰富以及信息时效性的日新月异,对信息系统的性能提出更高、更严格的要求,特别是对微波系统中的信号源的频率稳定度和频谱纯度提出了越来越高的要求。要满足这些应用需求,必须先实现高质量微波信号产生。因此,产生高频率、高频谱纯度、宽带可调谐以及低相位噪声的微波信号具有重要的战略意义以及迫切的应用需求。
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交叉偏振调制和Sagnac环产生全光4倍频微波的装置,以克服传统电子学方法在带宽、重量、体积、电磁干扰等方面的劣势,并突破电子技术产生高频微波信号的瓶颈。
(二)技术方案
为达到上述目的,本发明提供了一种基于交叉偏振调制和Sagnac环产生全光4倍频微波的装置,该装置包括:
一窄线宽激光器1,用于向第一偏振控制器2提供连续探测光;
一第一偏振控制器2,用于调节探测光的偏振态,并提供给环形器3;
一环形器3,用于将调节了偏振态的探测光路由到偏振分束器4;
一偏振分束器4,用于将探测光分为两束偏振态相互垂直的线偏振光,两束偏振态相互垂直的线偏振光分别沿顺时针和逆时针方向传播并进入第二偏振控制器5和第四偏振控制器12;
一第二偏振控制器5,用于调节沿顺时针方向传播的线偏振光的偏振态,并提供给光耦合器6;
一第四偏振控制器12,用于调节沿逆时针方向传播的线偏振光的偏振态,并提供给高非线性光纤11;
一宽带微波源9,用于产生射频信号,并提供给强度调制器8;
一可调谐激光器10,用于产生诱导高非线性光纤11内克尔效应的控制光,并提供给强度调制器8;
一强度调制器8,用于对可调谐激光器10输出的控制光进行强度调制,并提供给第三偏振控制器7;
一第三偏振控制器7,用于调节强度调制器8输出控制光的偏振态,使该控制光的偏振态与顺时针传播的探测光的偏振态平行,从而与逆时针传播的探测光的偏振态垂直,并提供给光耦合器6;
一光耦合器6,用于将第二偏振控制器5输入的线偏振光与第三偏振控制器7输入的控制光进行耦合,并提供给高非线性光纤11,其中第三偏振控制器7输入的控制光做为高非线性光纤11内发生交叉偏振调制效应的泵浦光;
一高非线性光纤11,用于产生交叉偏振调制效应,将顺时针传播的探测光进行交叉偏振调制,将逆时针传播的探测光不进行交叉偏振调制,顺时针传播的光信号进行交叉偏振调制,出现调制边带,实现4倍频信号产生;
一第五偏振控制器13,用于调节Sagnac环中逆时针传播的光载波的偏振态,实现顺时针和逆时针传播的探测光的载波反相,并补偿逆时针传播的探测光固定相位的改变;
一起偏器14,用于将偏振态相互垂直的探测光投射到一个偏振方向上,实现光载波干涉相消;
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