[发明专利]一种可调谐双通带微波光子滤波器实现装置及方法

说明书

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种基于受激布里渊散射的可调谐双通带微波光子滤波器实现装置及方法。本发明采用一个激光器作为光源，利用光耦合器分路产生信号光和泵浦光，信号光支路通过电光相位调制加载待滤波的微波信号，泵浦光支路利用单模光纤中的布里渊散射效应以及双平行马赫增德尔调制器中的抑制载波双边带调制生成可调谐的双波长泵浦光；利用双波长泵浦光在高非线性光纤中的吸收谱实现信号光中对应频率分量相位调制到强度调制的转换，从而实现了窄线宽、高带外抑制比和高稳定的双通带微波光子滤波器，其中，两个通带的中心频率位置通过改变加载到双平行马赫增德尔调制器上的射频信号频率实现同向连续调谐，此外，通带间隔可以通过改换具有不同布里渊频移量的光纤进行改变。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种可调谐双通带微波光子滤波器实现装置及方法。

背景技术

微波滤波器通常由单个或多个耦合谐振器在电域内实现，用来选择所需频段的微波信号并且抑制其余频段的微波信号，是射频系统和链路中必不可少的器件。电域微波滤波器的主要缺点在于调谐性差，无法满足某些要求宽频段调谐的射频系统应用需求。微波光子滤波器将电信号调制到光波上，在光域内对信号进行处理,然后再转换回电域得到滤波后的电信号，有效克服了电域微波滤波器调谐性差的问题，并且具有宽频段工作、可重构以及抗电磁干扰等优点，是解决电域微波滤波器技术瓶颈的有力替代方案之一。近年来，随着射频技术的快速发展，对射频系统双频段同时工作的需求越来越迫切，这就需要作为关键器件之一的微波滤波器具有两个通带(例如，双频路由器需要双通带滤波器来选择2.4GHz和5GHz的两组Wi-Fi信号)。相对于电域微波滤波器，微波光子滤波器在实现可调谐双通带方面同样具有显著的优势，是近年来关注的技术热点之一。

受激布里渊散射效应由于其窄带、低泵浦阈值等特性，被广泛应用于实现微波光子滤波器，具有宽频段可调谐、高带外抑制比以及窄通带等一系列优点，被认为是目前最有潜力和前景的微波光子滤波器技术方案之一。此外，通过对系统结构的合理设计，基于受激布里渊散射的微波光子滤波器可以实现双通带滤波。2016年，J.Q.Li等人提出一种基于两个独立泵浦激光器的双通带微波光子滤波器(J.Q.Li,Y.C.Xiao,W.Dong,et al.Dual-bandbandpass tunable microwave photonic filter based on stimulated Brillouinscattering.Optoelectronics Letters,2016,12(4):276-279)，实现了双通带的自由调谐，但是其通带中心频率取决于激光器之间的频率差，因此激光器的频率漂移问题严重影响了整个滤波系统的稳定性，同时该方案利用布里渊增益谱实现相位调制到强度调制的转换，因此不可避免地引入了布里渊自发辐射噪声，劣化了系统的信噪比。2017年，S.L.Hu等人采用单个激光器结合电光调制的方法产生双泵浦光，实现了可调谐的双通带微波光子滤波器(Hu S,Li L,Yi X,et al.Tunable Dual-Passband Microwave Photonic FilterBased on Stimulated Brillouin Scattering.IEEE Photonics Technology Letters,2017,29(3):330-333)，虽然激光器频率漂移问题对滤波系统稳定性的影响得到了解决，但是两个滤波通带只能以布里渊频移量(约10GHz)为中心对称分布，严重限制了滤波系统调谐的灵活性，此外，该方案同样采用布里渊增益谱实现相位调制到强度调制的转换，布里渊自发辐射噪声对系统的信噪比劣化依然存在。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种可调谐双通带微波光子滤波器实现装置及方法。

本发明的技术方案：一种可调谐双通带微波光子滤波器实现装置及方法，具体结构如图1所示，工作原理如图2所示，包括以下步骤：

1)激光器输出频率为f_c的窄线宽光波，由光耦合器分为上下两路，上支路称为信号光，下支路称为泵浦光；