本發明專利技術公開了一種基于四波混頻的連續可調諧陷波微波光子濾波器，其中利用四波混頻效應產生多波長激光作為微波光子濾波器的光源，實現多抽頭；由波整形器(Waveshaper)控制相位調制后產生的光電流的相位和邊帶形成餡波，并另外引入相移量形成復系數實現陷波連續調諧。本發明專利技術的微波光子濾波器其輸出射頻信號的通帶中心頻率具有可調諧帶阻濾波的特性，根據波整形器(Waveshaper)對光載波和調制信號引入相移量，實現濾波器在陷波中心頻率的可調諧。本發明專利技術的微波光子濾波器具有結構簡單，操作技術成熟，成本較低的優點，解決了現有基于相位調制的微波光子濾波器調諧范圍小、不能連續可調的問題，適用于國防、工業生產以及民用領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微波光子濾波
，特別是涉及引入相移量實現陷波中心頻率可調諧的微波光子濾波器。
技術介紹
微波光子濾波器是微波光子學的一個重要分支，它將輸入的射頻(RF)信號通過調制器調制到光信號上，在光域對RF信號進行處理，最后通過光接收器輸出濾波后的微波信號。采用這種方法具有低損耗、高帶寬、不受電磁干擾、重量輕和支持高采樣頻率的優勢，這些顯著優勢使微波光子濾波系統成為寬帶射頻信號處理中的熱點技術而倍受國際關注。近年來研究學者對其進行深入研究，已獲得許多實驗成果，諸如：可調諧微波光子濾波器、可重構微波光子濾波器、負、復系數微波光子濾波器等。而基于四波混頻效應(FWM)能夠產生的多波長光信號，多波長光信號在相位調制后能夠產生多個抽頭，使陷波濾波器具有更窄的帶寬，提高了陷波濾波器的選頻特性，并且再利用波整形器引入相移量形成復系數，能夠在不同相移的情況下實現陷波濾波器的連續可調諧，必將極大的改善其系統特性。可調諧微波光子濾波器與傳統微波濾波器相比，具有靈活度高，動態響應范圍大，成本低等優點。
技術實現思路
本專利技術的目的是解決現有微波光子濾波器存在的可調諧范圍小及不能連續可調的問題，提供了一種結構簡單且制作技術成熟的可調諧陷波微波光子濾波器，該濾波器利用四波混頻效應產生多波長激光作為微波光子濾波器的光源，實現多抽頭；由波整形器(Waveshaper)控制相位調制后產生的光電流的相位和邊帶形成餡波，并另外引入相移量形成復系數實現陷波連續調諧，最終可以實現陷波濾波器通帶中心頻率的可調諧。該專利技術的技術方案為：一種基于四波混頻的連續可調諧陷波微波光子濾波器，其特征在于該濾波器包括：多波長光源、1:99耦合器、偏振控制器、光譜分析儀、相位調制器、模擬信號發生器、摻餌光纖放大器、波整形器、5km長的單模光纖、光電探測器、頻譜分析儀；其中多波長光源由兩臺可調諧激光器、一個50:50耦合器、一臺摻餌光纖放大器、2km長的高非線性光纖和光濾波器組成；所述濾波器結構的連接關系：基于四波混頻產生的多波長光源發出多波長激光信號經由一個1×2的1:99耦合器的a端口輸入，一部分信號光通過c端口輸出到光譜儀上進行觀察測，另一部分信號光通過耦合器的c端口輸入到偏振控制器調整偏振態，再輸入相位調制器上，與此同時，由模擬信號發生器輸出的RF信號通過相位調制器調制到信號光上，接著從相位調制器輸出的信號光分別經摻餌光纖放大器、波整形器、5km長的單模光纖傳輸到光電探測器上，最后信號從光電探測器輸出到頻譜分析儀。進一步的，所述多波長光源輸出多波長光載波作為濾波器的光源；其中兩臺可調諧激光器分別產生波長為1549nm、1550nm的單波長激光信號并輸入到2km長的高非線性光纖中，利用高非線性光纖的非線性系數產生四波混頻效應，形成多波長光信號輸出，中間引入摻餌光纖放大器用于提高可調諧激光器輸出功率增加多波長數目。進一步的，通過控制光載波的偏振態能獲得最佳的調諧特性和陷波深度。進一步的，經過相位調制器調制后的光信號輸入到波整形器中進行整形濾波，利用波整形器抑制去除光載波的上邊帶調制信號，只保留下邊帶調制信號，并且使產生四波混頻效應的兩個主載波擁有相同的功率和相位，奇數階旁波擁有相同功率的同時引入相對于主載波的180°的相移，偶數階旁波擁有相同功率的同時引入相對于主載波的0°的相移，最終經5km長的單模光纖傳輸到光電探測器上，經光電探測器拍頻后傳輸到頻譜分析儀上觀察現象，形成陷波濾波器響應。進一步的，所述摻餌光纖放大器用于補充光信號在傳輸過程中引入的損耗。進一步的，利用波整形器形成陷波濾波器響應的同時，對于每個光載波和上邊帶調制信號另外引入相移量θ，實現陷波濾波的調諧，因此第n個抽頭的相移為：Δφn＝Δφ'n+nθ，Δφ'n為第n個抽頭的初始相位0°或180°，nθ為第n個抽頭額外引入相移量，因此陷波中心頻率可以由此得到f'notch為初始陷波頻率，Δλ是輸入信號光的波長間隔，D是單模光纖(9)的色散系數；根據引入的相移量θ在0到360°內變化時，能夠實現陷波頻率在一個自由頻譜范圍內的調諧，而微波光子濾波器的自由頻譜范圍為其中T是由單模光纖的色散引入的延遲，與自由頻譜范圍成倒數關系L是單模光纖的長度，進而實現濾波器通帶中心頻率連續可調諧。本專利技術的優點和有益效果：本專利技術提出了一種連續可調諧的陷波微波光子濾波器，結構簡單且制作技術成熟，起到調諧作用的關鍵部位只需要由波整形器(Waveshaper)控制相位調制后產生的光電流的相位和邊帶即可。在形成餡波的同時并另外引入相移量形成復系數實現陷波連續調諧。本專利技術以此為切入點來實現陷波濾波器中心頻率的連續可調諧。該專利技術的微波光子濾波器，成本合適，操作技術成熟，靈活度高，動態響應范圍大，因而具有一定的應用價值。附圖說明圖1為本專利技術的基于四波混頻的連續可調諧陷波微波光子濾波器的結構示意圖。圖2為本專利技術的微波光子濾波器輸出射頻信號的頻譜。圖中：(1)多波長光源(Multi-wavelength Light Source)、(2)1:99耦合器、(3)偏振控制器(PC)、(4)光譜分析儀(OSA)、(5)相位調制器(PM)、(6)模擬信號發生器、(7)摻餌光纖放大器(EDFA2)、(8)波整形器(Waveshaper)、(9)5km長的單模光纖(SMF)、(10)光電探測器(PD)、(11)頻譜分析儀、(12)可調諧激光器(Tunable Laser1)、(13)可調諧激光器(Tunable Laser 2)、(14)50:50耦合器(Coupler1)、(15)摻餌光纖放大器(EDFA1)、(16)高非線性光纖(HNLF)、(17)光濾波器。具體實施方式實施例：一種基于四波混頻的連續可調諧陷波微波光子濾波器，如圖1所示，該濾波器包括：多波長光源(Multi-wavelength Light Source)1、1:99耦合器(Coupler2)2、偏振控制器(PC)3、光譜分析儀(OSA)4、相位調制器(PM)5、模擬信號發生器6、摻餌光纖放大器(EDFA2)7、波整形器(Waveshaper)8、5km長的單模光纖(SMF)9、光電探測器(PD)10、頻譜分析儀11；其中多波長光源1由兩臺可調諧激光器(Tunable Laser1，Tunable Laser 2)12、13、一個50:50耦合器(Coupler1)14、一臺摻餌光纖放大器(EDFA1)15、、2km長的高非線性光纖(HNLF)16和光濾波器17組成。如圖1所示，本專利技術在實現可調諧微波光子濾波器時的光路傳輸為：基于四波混頻產生的多波長光源1發出多波長激光信號經由一個1×2的1:99耦合器2的a端口輸入，一部分信號光通過c端口輸出到光譜儀4上進行觀察測，另一部分信號光通過耦合器2的c端口輸入到偏振控制器3調整偏振態，再輸入相位調制器5上，與此同時，由模擬信號發生器6輸出的RF信號通過相位調制器5調制到信號光上，接著從相位調制器5輸出的信號光分別經摻餌光纖放大器(EDFA2)7、波整形器(Waveshaper)8、5km長的單模光纖(SMF)9傳輸到光電探測器10上，最后信號從光電探測器10輸出到頻譜分析儀11，觀察濾波器陷波中心頻率的變化。所述摻餌光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于四波混頻的連續可調諧陷波微波光子濾波器，其特征在于該濾波器包括：多波長光源(1)、1:99耦合器(2)、偏振控制器(3)、光譜分析儀(4)、相位調制器(5)、模擬信號發生器(6)、摻餌光纖放大器(7)、波整形器(8)、5km長的單模光纖(9)、光電探測器(10)、頻譜分析儀(11)；其中多波長光源(1)由兩臺可調諧激光器(12、13)、一個50:50耦合器(14)、一臺摻餌光纖放大器(15)、2km長的高非線性光纖(16)和光濾波器(17)組成；所述濾波器結構的連接關系：基于四波混頻產生的多波長光源(1)發出多波長激光信號經由一個1×2的1:99耦合器(2)的a端口輸入，一部分信號光通過c端口輸出到光譜儀(4)上進行觀察測，另一部分信號光通過耦合器(2)的c端口輸入到偏振控制器(3)調整偏振態，再輸入相位調制器(5)上，與此同時，由模擬信號發生器(6)輸出的RF信號通過相位調制器(5)調制到信號光上，接著從相位調制器(5)輸出的信號光分別經摻餌光纖放大器(7)、波整形器(8)、5km長的單模光纖(9)傳輸到光電探測器(10)上，最后信號從光電探測器(10)輸出到頻譜分析儀(11)。...
【技術特征摘要】
1.一種基于四波混頻的連續可調諧陷波微波光子濾波器，其特征在于該濾波器包括：多波長光源(1)、1:99耦合器(2)、偏振控制器(3)、光譜分析儀(4)、相位調制器(5)、模擬信號發生器(6)、摻餌光纖放大器(7)、波整形器(8)、5km長的單模光纖(9)、光電探測器(10)、頻譜分析儀(11)；其中多波長光源(1)由兩臺可調諧激光器(12、13)、一個50:50耦合器(14)、一臺摻餌光纖放大器(15)、2km長的高非線性光纖(16)和光濾波器(17)組成；所述濾波器結構的連接關系：基于四波混頻產生的多波長光源(1)發出多波長激光信號經由一個1×2的1:99耦合器(2)的a端口輸入，一部分信號光通過c端口輸出到光譜儀(4)上進行觀察測，另一部分信號光通過耦合器(2)的c端口輸入到偏振控制器(3)調整偏振態，再輸入相位調制器(5)上，與此同時，由模擬信號發生器(6)輸出的RF信號通過相位調制器(5)調制到信號光上，接著從相位調制器(5)輸出的信號光分別經摻餌光纖放大器(7)、波整形器(8)、5km長的單模光纖(9)傳輸到光電探測器(10)上，最后信號從光電探測器(10)輸出到頻譜分析儀(11)。2.根據權利要求1所述的微波光子濾波器，其特征在于：所述多波長光源(1)輸出多波長光載波作為濾波器的光源；其中兩臺可調諧激光器(12、13)分別產生波長為1549nm、1550nm的單波長激光信號并輸入到2km長的高非線性光纖(16)中，利用高非線性光纖的非線性系數產生四波混頻效應，形成多波長光信號輸出，中間引入摻餌光纖放大器(15)用于提高可調諧激光器輸出功率增加多波長數...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹曄，許東，童崢嶸，
申請(專利權)人：天津理工大學，
類型：發明
國別省市：天津;12
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