[发明专利]基于微波四倍频的上转换光子方法及系统

说明书

基于微波四倍频的上转换光子方法及系统，属于微波光子学领域。首先，激光器产生的光载波输入第一个双平行马赫‑曾德尔调制器中，本振信号调制上臂子调制器，通过调整调制器的直流偏置使其工作在载波抑制的最大传输点。随后，被调制的光信号经过光环形器进入光纤光栅，利用光纤光栅的波长选择性将本振的+2阶光边带透射并作为载波进入第二个双平行马赫‑曾德尔调制器中，将本振的‑2阶光边带反射通过光环形器收集。然后，中频信号通过90度电桥加载到第二个双平行马赫‑曾德尔调制器中，通过直流偏置实现载波抑制单边带调制。最后，两路光路合路对光信号进行功率放大，补偿调制器的插入损耗。并利用光电探测器拍频得到四倍频上转换信号。

技术领域

本发明提出了一种基于微波四倍频的上转换光子方法及系统，该方法及系统属于微波光子学领域。

背景技术

频率上转换器作为发射机的重要组成部分，通常采用将一个低频的中频信号与一个高频的本振信号混频的方法来实现频率上转换。实现微波信号上转换的方法有许多，其中包括利用不同调制器件的上转换技术，例如两个强度调制器级联，双平行马赫曾德调制器(DPMZM)和双偏振双平行马赫曾德调制器等上转换方法与系统。但是在这些方法中，只用到了本振和中频信号的一阶边带，只能产生频率为ω_LO+ω_IF的上转换信号。在这种情况下，如果要更高的射频信号产生，就需要频率更高的本振信号发生器。此外，由于调制器的带宽一般不超过40GHz，输出的上转换信号频率还会受到调制器自身带宽的影响。

为了减少上转换系统对本振信号频率的需求以及突破调制器自身带宽的限制，可以通过将中频信号与本振信号的高阶边带混频来实现上转换。其中包括使用集成调制器或多个调制器级联的方法来实现本振多倍频的频率上转换。目前的主要本振倍频的微波光子上转换技术，其主要方法为在调制中利用本振信号的高阶边带或者利用多个调制器的二次调制实现本振倍频的微波光子上转换。2014年，Gao等人提出了一种基于双平行马赫增德尔调制器的本振倍频的微波光子混频器，该方法通过控制电压实现2阶本振信号的双边带调制。由于双平行马赫曾德调制器工作在载波抑制双边带调制模式，拍频得到的混频信号包含很多其他杂散信号例如2ω_LO，2ω_RF等。另外该系统在混频过程中只能同时输出上转换与下转换信号，但是在实际的变频系统(如接收机或发射机)中，仅需要上转换或下转换信号中的一个，而多余的信号将成为杂散信号。Yin等人提出了基于马赫曾德调制器与双平行马赫曾德调制器级联的本振倍频上转换方法，马赫曾德调制器输出本振信号的±1阶边带，将马赫曾德调制器输出的本振信号作为载波加载到双平行马赫曾德调制器上进行二次调制，最终实现本振倍频上转换。其主要优点为可以在实现上转换的同时补偿远距离传输所带来的色散损耗，但是由于在二次调制过程中还是采用了双边带调制，得到的上转换信号还是会有很多杂散。Chi等人提出了利用三个马赫曾德调制器级联实现本振四倍频上转换的方法，通过前两个马赫曾德调制器产生本振信号的±2阶边带，将输出的本振信号作为载波进入第三个马赫曾德调制器实现本振四倍频的上转换。由于同样采用双边带调制，系统的杂散信号强度甚至高过上转换信号强度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种利用集成调制器与光纤光栅实现微波四倍频上转换的光子方法和系统。