[发明专利]一种超窄线宽高频微波信号生成装置

说明书

本申请公开了一种超窄线宽高频微波信号生成装置，该装置包括：由第一四端口耦合器、第一单模光纤、第二四端口耦合器以及第二单模光纤构成的双环结构布里渊增益腔，以及由三端口耦合器和2m长保偏掺铒光纤构成的萨格纳克环结构，采用200m长的第一单模光纤作为布里渊增益介质，利用双环结构和萨格纳克环结构相结合的滤波方式得到单纵模运行状态的奇数阶斯托克斯光信号输出，然后通过反射式光纤光栅的滤波作用得到了单纵模运行状态的第一阶和第五阶斯托克斯光信号输出、最后通过光电探测器将单纵模运行状态的第一阶和第五阶斯托克斯光信号转换成超窄线宽的高频微波信号。本申请解决了现有技术中无法在较低泵浦功率下获得高质量的高频微波信号的技术问题。

技术领域

本申请涉及微波光子学技术领域，尤其涉及一种超窄线宽高频微波信号生成装置。

背景技术

优质的微波信号源是一切微波领域应用的基础。微波信号的生成方法主要包括电生微波和光生微波，其中，光生微波由于具有结构简单、损耗低、抗干扰性强等优点，在高频微波信号产生、主被动雷达导引头仿真系统等诸多领域具有广泛的应用前景，常见的光生微波方法主要包括多波长光纤激光器、光调制、注入式锁定等，其中，利用多波长光纤激光器结合光外差法产生高频微波信号具有频率高、线宽窄、稳定性好等优点，是理想的光生高频微波信号方法。

目前，基于多波长光纤激光器产生高频微波信号通常采用几千米长的单模光纤作为增益介质，其优点是由于增益光纤较长，在较低泵浦功率下即可实现多波长激光信号的输出，但缺点是多波长激光信号为多纵模状态输出，拍频探测得到的高频微波信号线宽较宽，实用价值很低。中国专利“利用多波长布里渊激光器产生微波信号的装置和方法”，公开号为CN101807773，采用10km长单模光纤作为增益介质，而纵模间隔与腔长成反比，布里渊的增益带宽约为20MHz，其对应的单模光纤长度为10m，因此10km长单模光纤作为增益介质对应的纵模间隔为0.02MHz，在布里渊增益带宽内存在多个纵模运行，因此其产生的高频微波信号线宽很宽，实用价值很低。为了获得超窄线宽的高频微波信号，中国专利“超窄线宽可调谐微波信号源”，公开号为CN103872552B，采用10m长高非线性光纤作为增益介质，由于增益光纤仅为10m，可保证在一个布里渊增益带宽内仅有一个纵模运行，可产生超窄线宽的高频微波信号，但其缺点同样明显，由于采用的增益光纤较短，导致所需的泵浦功率需达到瓦级，因此过高的泵浦功率使其实用价值依旧较低。因此，如何在较低泵浦功率下实现单纵模激光信号的输出，进而获得高质量的高频微波信号是迫切需要解决的问题。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中无法在较低泵浦功率下获得高质量的高频微波信号的问题，提供了一种超窄线宽高频微波信号生成装置，本申请实施例所提供的方案中，通过采用长度为200m的第一单模光纤作为增益介质克服了短增益光纤所需泵浦功率过高的问题，而采用双环结构和萨格纳克环结构相结合的滤波方式可对多纵模运行状态的奇数阶斯托克斯光信号进行滤波处理，进而得到单纵模运行状态的奇数阶斯托克斯光信号输出，避免了在布里渊增益带宽内存在多个纵模运行，产生的高频微波信号线宽很宽，实用价值很低的问题，实现了在较低泵浦功率下实现单纵模激光信号的输出，进而获得高质量的高频微波信号。

第一方面，本申请实施例提供一种超窄线宽高频微波信号生成装置，该装置包括：泵浦激光器、第一光信号放大器、偏振控制器、第一环形器、第一四端口耦合器、第一单模光纤、第二四端口耦合器、第二单模光纤、第二环形器、衰减器、三端口耦合器、保偏掺铒光纤、第二光信号放大器、反射式光纤光栅、光电探测器以及频谱分析仪；其中，