[发明专利]利用嵌入IM调制器的Sagnac环和DPMZM调制器级联产生八倍频毫米波的装置

说明书

本发明公开了一种利用嵌入强度调制器(IM)的Sagnac环和DPMZM调制器级联产生八倍频毫米波的装置，该发明涉及微波技术领域及光通信技术领域，主要应用于高频毫米波的生成。所述该方法如附图所示，包括光源、偏振控制器、环形器、偏振合束器、起偏器、射频信号源、IM调制器、DPMZM调制器、电分路器、移相器以及光电探测器。IM调制器和DPMZM调制器的子调制器MZM1均工作在最大点，DPMZM调制器的主调制器MZM3工作在最小点。合理设置DPMZM调制器的子调制器MZM2的直流偏置，即可产生八倍频毫米波信号。本方法使产生高频信号所需的射频频率指标大大降低，进而降低了系统成本。同时，本方法避免了滤波器的使用，具有很好的频率调节性，生成的信号相位噪声低、频谱纯净度高。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域和微波技术领域，尤其涉及一种利用光通信技术中比较成熟的基于外调制技术产生八倍频毫米波信号的装置。

背景技术

随着科技的不断进步，尤其是信息技术快速的更新换代，具有频谱纯度高、射频稳定性高、相位噪声低等高质量的微波信号的产生技术成为微波应用的关键。高质量的微波信号在很多领域具有广泛的应用，如：雷达系统、无线通信系统以及电子对抗系统。然而，对于传统的电子技术，毫米波信号的产生面临带宽瓶颈，并且在同轴电缆或者空气中传输毫米波信号会产生很大的损耗，这不利于电信号的传送。因此在宽带无线通信系统中，光载射频(ROF)技术作为一种非常具有潜力的方案已经被积极的研究。

无论在军事还是民事方面的应用，都要求微波系统具有带宽大、动态范围大以及灵敏度高等特点。尤其是在军事雷达以及电子对抗领域对微波系统的要求也会越米越高。同时，随着信息复杂度的提高、信息量越来越丰富，因此对信息系统的性能提出了更高、更严格的要求，尤其对微波系统中的信号源的频率稳定度以及频谱的纯度提出了越来越高的要求。因此，产生高频率、高频谱纯度、带宽可调谐以及相位噪声低的微波信号显得至关重要。

在ROF系统中高频毫米波的产生是一个非常关键的问题，传统电域装置很难甚至几乎无法完成非常复杂的极高频毫米波信号的生成，其主要是因为在电域一般使用晶体振荡器通过倍频锁相产生高频毫米波信号，由于电子器件的速率瓶颈和工艺的局限性很难产生高频率、高质量的信号。另外，使用电域装置产生高频毫米波信号对器件有非常高的要求，复杂的加工制作工艺可能会大大降低器件的性能。

现有的毫米波产生方案有光外差法，外调制法，基于非线性效应四波混频效应法和受激布里渊散射法。在所有这些研究装置中，基于铌酸锂马赫曾德尔调制器的外调制方案通常被认为是最为可靠和有效的装置。因为在外调制倍频装置中所使用的本振源和调制器等微波器件的频率响应都大大降低，而且在光电探测器中进行拍频的两个光波均来自同一激光源具有非常好的相位相干性。因此，外调制技术成为了产生毫米波信号的首选技术。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种利用嵌入IM调制器的Sagnac环和DPMZM调制器级联产生八倍频毫米波的装置，使产生高频/极高频信号所需要的设备频率指标大大降低，进而降低了系统成本。该方案具有结构简单、易于实现、射频杂散抑制比高等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述装置包括光源、偏振控制器、环形器、偏振合束器、强度调制器(IM)、起偏器、双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)、射频信号源、电分路器、移相器以及光电探测器，其中DPMZM调制器由三个MZM组成，分别为MZM1、MZM2以及主调MZM3；光源的输出端口与偏振控制器相连，该偏振控制器另一端通过环形器接入Sagnac环；射频信号源的输出端与电分路器的相连；电分路器的一个输出端与Sagnac环中IM调制器的射频输入端相连；Sagnac环的输出端通过环形器后依次接另一个偏振控制器和起偏器；起偏器的输出端接入DPMZM调制器的输入端；电分路器的另一个输出端经移相器与DPMZM调制器中的MZM1射频输入端相连；DPMZM调制器的输出端与光电探测器的输入端相连；光电探测器的输出端输出倍频后的电信号。