[发明专利]一种超大微波延时器件

说明书

本发明公开了一种超大微波延时器件，该器件包括：第一和第二光学耦合器、第一和第二光学带通滤波器、光延时单元及光电探测器。第一光学耦合器的两个输出端依次同第一和第二光学带通滤波器连接，第二光学带通滤波器的输出端同光延时单元的输入端连接，第二光学耦合器的两个输入端依次同第一光学带通滤波器和光延时单元连接。本发明利用两个带通滤波器分别对一个一阶边带和光载波进行选择滤波，光载波或某一个一阶边带经过延时波导延时后通过第二光耦合器耦合输出。设光延时单元引入延时为Δt，该延时器件输出的拍频信号经历的延时为(ω/Ω)Δt，即拍频信号的延时增大至光载波延时的ω/Ω倍。由于光波比微波频率高4个数量级，因此微波可获得超大延时。

技术领域

本发明属于光学及微波技术领域，更具体地，涉及一种超大微波延时器件。

背景技术

微波延时广泛应用于电子、通信、信号处理等领域，是其中关键部件之一。目前在微波频段尤其是毫米波段实现超大延时(几十ns，等效长度近一百倍波长)难度非常大，应用传统的电缆延时，插入损耗非常大且体积庞大，根本难以利用。然而在实际应用中仍有类似超大延时的需求，比如在光电振荡器(OEO)中，为减小OEO输出微波信号的相位噪声，就需要一个超大的微波延时，目前所实现的OEO主要采用长光纤进行延时，长光纤引起OEO的体积增加，这无疑增加了控制系统的控制难度，同时影响了便携性。由于高Q的微腔可以实现微波光子信号的延时，因此采用超高Q值微腔代替长光纤，实现集成化的OEO成为可能。目前的高Q微腔得到的微波延时还是太小，导致OEO的相位噪声较差，因此片上超大的延时(微秒量级)成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，为了解决片上微波延时小的缺陷，本发明提供了一种超大微波延时器件，采用中心波长分别为载波波长和±1阶边带波长的光学带通滤波器对调制信号进行滤波，并对其中一个带通滤波器输出信号进行延时后同另一个带通滤波器进行合束，实现低损耗超长延时。作为本发明优选的方案，本发明提供一种基于高Q微环结合延时波导实现低损耗超长延时的解决方案。

为实现上述目的，本发明提供一种超大微波延时器件，包括：

第一光学耦合器，用于对调制信号进行分束；

第一光学带通滤波器，其输入端同第一光学耦合器的第一输出端连接，用于提取调制信号中载波信号或者±1阶边带中一个边带信号；

第二光学带通滤波器，其输入端同第一光学耦合器的第二输出端连接，用于提取调制信号中±1阶边带中一个边带信号或者载波信号，且同第一光学带通滤波器提取信号不同；

光延时单元，其输入端同第二光学带通滤波器的输出端连接，对第二光学带通滤波器提取的信号进行延时处理；

第二光学耦合器，其第一输入端同第一光学带通滤波器的输出端连接，其第二输入端同光延时单元的输出端连接，用于对延时处理后的信号和第一光学带通滤波器提取的信号进行合束处理；

光电探测器，其输入端同第二光学耦合器的输出端连接，用于将合束后信号进行拍频处理输出微波电信号。

优选地，所述超大微波延时器件为集成芯片结构；第一光学带通滤波器为第一微环，第二光学带通滤波器为第二微环第二光学耦合器为片上光学耦合器；

第一微环的下载端作为第一光学带通滤波器的输出端，第二微环的下载端作为第二光学带通滤波器的输出端，第一微环直通端的输出端同第二微环直通端的输入端连接，第一微环直通端的输入端同第一耦合光栅输出端连接的，第一微环通过第一耦合光栅接收调制信号，第二微环通过第一微环接收调制信号，片上光学耦合器通过第二耦合光栅将合束处理后信号传输至光电探测器。

优选地，超大微波延时器件还包括第一光学相移器和第二光学相移器，第一光学相移器平铺于第一微环波导上方，第二光学相移器平铺于第二微环波导上方，第一光学相移器改变第一微环的谐振波长，第二光学相移器改变第二微环的谐振波长。