[发明专利]一种基于光功率监控的瞬时频率测量装置

说明书

一种基于光功率监控的瞬时频率测量装置，涉及光电子器件、微波光子学领域。该装置包括连续波激光器(1)，偏振控制器(2)，信号发生器(3)，电功分器(4)，电延迟线(5)，光功分器(6)，电功分器(7)，电功分器(8)，I/Q调制器(9)，I/Q调制器(10)，光功率计(11)，光功率计(12)。通过监控两个光功率计的功率值，可计算得出射频信号的频率。通过改变电延迟线(5)的延迟量，可调节瞬时频率测量的测量范围和测量误差。

技术领域

本发明涉及一种基于光功率监控的瞬时频率测量装置，涉及光电子器件、微波光子学领域。

背景技术

瞬时频率测量在微波光子学领域是一个重要的研究方向，它在军事领域和民用领域都有很多重要的应用，例如雷达、通信系统、电子战系统等领域都有瞬时频率测量的应用。近些年来研究者提出了很多实现瞬时频率测量的方法。大致分为以下几种方法：频率-空间映射的方法，频率-时间映射的方法，频率-相位映射的方法，频率-功率映射的方法。研究者们用的比较多的方法为频率-功率映射的方法。通过调制器调制接收到的射频信号，将调制后的信号分为两路并在光域进行处理。通过监控处理后的两路信号的功率比来构建幅度比较函数，将频率信息转化为功率比信息，由信号的功率比可推出射频信号的频率。这种方法由于原理简单，成本较低，受到研究者的广泛关注。研究者们已经提出了很多基于频率-功率映射方法的瞬时频率测量方案。2009年，Junqiang Zhou等人利用相位调制器结合色散光纤和保偏光纤实现了瞬时频率测量(J.Zhou,S.Fu,P.P.Shum,S.Aditya,L.Xia,J.Li,X.Sun,K.Xu,Photonic measurement of microwave frequency based on phasemodulation,Opt.Express 17(9)(2009)7217-7221.)。2010年，Shilong Pan等人利用偏振调制器结合光子微波滤波器实现了瞬时频率测量(S.Pan,J.Yao,InstantaneousMicrowave Frequency Measurement Using a Photonic Microwave Filter Pair,IEEEPhotonics Technology Letters 22(19)(2010)1437-1439.)。2014年，Jing Li等人利用偏振调制器结合偏振器件实现了瞬时频率测量，通过调节偏振控制器的角度可实现对测量范围和测量精度的调节(J.Li,T.Ning,L.Pei,W.Jian,J.Zheng,H.You,H.Chen,C.Zhang,Performance analysis on an instantaneous microwave frequency measurement withtunable range and resolution based on a single laser source,OpticsLaserTechnology 63(2014)54-61.)。2018年，HOSSEIN EMAMI等人通过将相位调制器放入sagnac环中实现了瞬时频率的测量，测量范围可达：0.01GHz-40GHz(H.Emami,M.Hajihashemi,S.E.Alavi,A.S.M.Supaat,L.Bui,Microwave photonics instantaneous frequencymeasurement receiver based on a Sagnac loop,Opt.Lett.43(10)(2018)2233-2236.)。但这些方案的结构和原理还是比较复杂，相关的偏振器件容易受到环境扰动的影响。本发明提出一种结构和原理更为简单的方案，只需一个光源、一个偏振控制器、一个电延迟线、一个光功分器、三个电功分器、两个I/Q调制器、两个光功率计。只需测量两个调制器输出信号的功率，无需再对调制信号进行光域处理就可实现瞬时频率测量。方案中没有用到昂贵的电子器件，降低了方案的成本。通过改变电延迟线的延迟量，可调节瞬时频率测量的测量范围和测量误差。

发明内容

本发明提出了一种基于光功率监控的瞬时频率测量装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：