[发明专利]一种连续调频脉冲微波信号产生装置与方法

说明书

本发明公开了一种连续调频脉冲微波信号产生装置及方法，该装置包括非平衡单臂干涉模块、频时映射模块、光电转换模块，所述非平衡单臂干涉模块依次连接频时映射模块、光电转换模块。该方法包括步骤：S1.基于非等臂干涉模块产生具有群延迟的两束飞秒激光，进行合束、频谱整形，将整形后的光脉冲信号输入至频时映射模块；S2.频时映射，获得时域干涉光脉冲信号，将光脉冲信号输入至光电转换模块；S3.将光脉冲信号进行功率放大，利用光电探测器转化为可调谐脉冲微波信号输出。本发明通过采用非平衡单臂光纤干涉结构实现群延迟时间连续调节，并结合基于色散光纤的频时映射，从而实现连续调频的脉冲微波信号产生。

技术领域

本发明涉及微波光子技术领域，特别是涉及一种连续调频脉冲微波信号产生装置与方法。

背景技术

脉冲微波信号产生技术在雷达、无线电通信、电子测试系统等领域具有广阔的应用前景。相较于传统的电子学方法，基于微波光子学产生脉冲微波信号技术由于拥有工作频率高、带宽调谐范围大、可实现任意波形发射等独特优势而在科学研究及工业应用中备受关注。其中，采用光脉冲频谱整形和频率-时间(频时)映射结合产生微波信号被认为是高效的脉冲微波产生方法，且无需任何参考微波源。该方法是将时域上极窄的脉冲光信号经过光学滤波整形器，其输出光信号基于冲激响应将根据滤波整形器的频响特性而实现频谱整形；而后再经过具有特定色散量的色散介质，通过频率-时间映射效应将光脉冲在频域的幅度特性映射至时域，最后通过光电探测器进行光-电转换，最终获得频率可调谐、波形可设计的脉冲微波信号。

目前，利用色散光纤或啁啾布拉格光栅可以实现高质量的频时映射；而频谱整形方法则主要分为空间光调制或光纤滤波整形两个方法。基于液晶阵列的空间光调制器可以实现脉冲微波信号频率的实时调谐，但其体积较大、具有复杂的空间光路结构，导致稳定性较差，不利于实际应用。而光纤滤波整形方法则主要分为基于Sagnac环结构和基于偏振干涉的光梳滤波器，其具有小尺寸、低插损等优势，但由于光纤结构一旦确定，其频谱响应即固定，因此无法实现脉冲微波信号的频率调谐。为了实现基于光纤结构的连续调频脉冲微波信号产生，我国西南交通大学的L.Yan等人利用自制的基于偏振开关结构的群延迟调制器实现了脉冲微波频率的连续调谐，但由于其使用非商用元器件，因而该方法未获得广泛的应用。

发明内容

本发明专利提出了一种连续调频脉冲微波信号产生装置与方法。本发明装置结构简单、可产生频率可连续调谐的脉冲微波信号。具体采用如下技术方案：

一种连续调频脉冲微波信号产生装置，其特征在于，该装置包括非平衡单臂干涉模块、频时映射模块、光电转换模块，所述非平衡单臂干涉模块依次连接频时映射模块、光电转换模块，其中，非平衡单臂干涉模块包含飞秒锁模激光器、光环形器及等效频域滤波单元，所述等效频域滤波单元由光纤转接结构及群时延发生器组成，其中，所述飞秒锁模激光器输出端与光环形器的输入端端口①连接，光环形器的输出端端口②与光纤转接结构输入端连接，光纤转接结构与群时延发生器共轴，所形成的光干涉频谱整形信号由光环形器的输出端端口③输出。

进一步，所述等效频域滤波单元中，光纤转接结构为光纤探头，群时延发生器为可调光学延迟线，其连接关系是：光纤探头输出端与可调光学延迟线反光元件共轴。

进一步，所述等效频域滤波单元中，光纤转接结构为光纤准直镜，群时延发生器为轴向镀膜电光调制器，其连接关系是：光纤准直镜与轴向镀膜电光调制器共轴。

进一步，所述频时映射模块为色散光纤，其中，光环形器的端口③与色散光纤输入端连接。

进一步，所述光电转换模块由光功率放大器、光电探测器组成，其中，光功率放大器输入端与色散光纤输出端连接，光功率放大器输出端与光电探测器光输入端连接，所产生的脉冲微波信号即由光电探测器电输出端输出。

本发明还提供一种连续调频脉冲微波信号产生方法，该方法包括如下步骤：