[发明专利]多功能微波光子模块及基于其的信号处理方法、装置

说明书

本发明公开了一种多功能微波光子模块，包括双偏振双平行马赫‑曾德尔调制器、偏振控制器、偏振分束器、平衡光电探测器；双偏振双平行马赫‑曾德尔调制器的输出端通过所述偏振控制器与偏振分束器的输入端连接，偏振分束器的两个输出端与平衡光电探测器的两个输入端分别连接。本发明还公开了基于上述多功能微波光子模块的信号处理方法、装置。本发明从激光器外部着手对微波光子链路中的相对强度噪声进行有效抑制，并可对微波信号进行混频、倍频以及相移等多种处理，且结构简单，实现成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种多功能微波光子模块及基于其的信号处理方法、装置，属于微波光子技术领域。

背景技术

微波光子链路以其宽带响应、低损耗、抗电磁干扰等特性，在雷达、无线通信、频谱认知等领域有着广阔的应用前景。而系统噪声作为链路性能的重要指标，是制约其应用的关键因素。激光器作为微波光子链路中主要的有源器件之一，是系统噪声的重要来源。激光器中存在三种噪声：热噪声、散粒噪声和相对强度噪声。其中相对强度噪声功率与激光功率的平方成正比。在激光器输出功率满足实际应用需求的情况下，相对强度噪声是噪声的主要成分。

相对强度噪声是由于激光器相干光场的自发辐射产生的，其结果为输出光载波强度的随机波动。对于输出具有一定线宽的激光器，还存在各频率分量之间的拍频效应，引起光强度的周期波动。对于当前的窄线宽激光器，相对强度噪声为155～160dB/Hz左右，因此链路的无杂散动态范围一般只有110dB·Hz^2/3左右。然而，在一些在需要大动态范围的应用场合，比如雷达、高速无线通信等，往往需要较高的光功率。因而相对强度噪声带来的问题更加突出。

微波光子移相器是用光的方法控制微波信号相位的器件。微波信号经过电光转换调制到光信号上，通过光控移相的方法调节信号的相位后经光电转换变回微波信号，最终实现微波信号的相位控制。微波光子移相器充分利用了光子器件带宽大，响应平坦的特点，突破了电子器件幅相耦合的限制。

以往抑制激光器相对强度噪声的方法大多从激光器内部着手，包括改进谐振腔结构，减弱驱动电流波动等。这些方法实现复杂，效果有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种多功能微波光子模块，从激光器外部着手对微波光子链路中的相对强度噪声进行有效抑制，并可对微波信号进行混频、倍频以及相移等多种处理，且结构简单，实现成本低廉。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种多功能微波光子模块，包括双偏振双平行马赫-曾德尔调制器、偏振控制器、偏振分束器、平衡光电探测器；双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的输出端通过所述偏振控制器与偏振分束器的输入端连接，偏振分束器的两个输出端与平衡光电探测器的两个输入端分别连接。

可选地，所述多功能微波光子模块还包括串接于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器与偏振控制器之间的放大器。

根据上述技术方案还可得到以下技术方案：

一种基于上述多功能微波光子模块的信号处理方法，向所述双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的光输入端输入光载波，并将相位相差90°的两路同源微波信号分别分为两路后分别输入所述双偏振双平行马赫-曾德尔调制器一个偏振态上的子双平行调制器的两个射频输入端和另一个偏振态上的子双平行调制器的两个射频输入端；控制直流偏置电压，使得双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的四个马赫-曾德尔调制器都工作在最小传输点，则从所述平衡光电探测器的输出端输出噪声抑制的二倍频微波信号，并可通过所述偏振控制器实现所述二倍频微波信号在0～360°范围的移相。

一种基于上述多功能微波光子模块的的信号处理装置，用于生成噪声抑制的二倍频微波信号，且所述二倍频微波信号可在0～360°范围移相；所述信号处理装置包括：

光源，用于向所述双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的光输入端输入光载波；