基于高雙折射光子晶體光纖與光纖環的超寬帶可調諧微波光子濾波器制造技術

本發明專利技術公開了一種基于高雙折射光子晶體光纖與光纖環的超寬帶可調諧微波光子濾波器，主要由波長間隔可調諧的多波長激光器和光纖環構成。以多波長光纖激光器作為光源，通過改變填充溫敏液體的HB?PCF周圍溫度，使HB?PCF具有不同的雙折射。隨著HB?PCF雙折射率的連續變化，激光器輸出了不同波長間隔的激光，使微波光子濾波器的通帶中心頻率可調諧。通過引入光纖環，有效地提高了濾波器的頻率選擇性。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，解決了現有基于寬帶光源切割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
，特別是涉及改變光源的波長間隔實現通帶中心頻率可調諧的微波光子濾波器。
技術介紹
微波光子濾波器不僅能實現數字電子微波濾波器使有用的微波信號順利通過且抑制無用的噪聲信號的功能，而且能夠實現在光域內直接對射頻信號的處理。微波光子濾波器在射頻系統中具有高帶寬、低損耗、抗電磁干擾、重量輕和支持高采樣頻率等特點，因此被廣泛應用于各個領域。目前各國的研究工作主要集中在設計新型微波光子濾波器結構以實現負和復抽頭系數、Q值更高的頻率響應、可調諧特性、可重構特性和更大的動態范圍等。但設計出同時實現可調諧特性、可重構特性、高Q因子等多種特性的微波光子濾波器是比較困難的，許多關鍵技術問題尚待解決。多波長激光器用做微波光子濾波器的光源，結構簡單，降低了濾波器的復雜程度。激光器波長間隔可調，使得微波光子濾波器的自由頻譜范圍得以改變，實現其可調諧特性。引入光纖環后，改變可調諧延遲線的長度，可以實現濾波器的高Q值。因此可以同時實現微波光子濾波器的可調諧特性和高Q值。
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不能同時實現可調諧特性和高Q值的問題。光源采用波長間隔可調諧的多波長激光器，通過改變填充有溫敏液體的高雙折射光子晶體光纖周圍的溫度，多波長激光器產生了不同間隔的多波長激光，使微波光子濾波器具有不同的自由頻譜范圍，實現可調諧特性。通過引入光纖環，提高了微波光子濾波器的Q值，改善了濾波器的頻率選擇性。該專利技術的技術方案為：一種基于高雙折射光子晶體光纖與光纖環的超寬帶可調諧微波光子濾波器，該濾波器包括：波長間隔可調諧的多波長激光器、相位調制器、模擬信號發生器、由一個3dB耦合器和可調諧光纖延遲線組成的光纖環、單模光纖、光電探測器、頻譜分析儀；所述濾波器結構的連接關系：多波長激光器輸出的多波長光源通過相位調制器與模擬信號發生器輸出的射頻信號發生調制，經過單模光纖和由一個3dB耦合器和可調諧光纖延遲線組成的光纖環傳輸后，到達光電探測器進行光電轉換，光電探測器輸出的電信號進入頻譜分析儀進行分析。進一步的，所述的多波長激光器包括泵浦光源，并通過一個波分復用器泵浦一段摻鉺光纖；包括用于保證光的單向傳輸的光隔離器；包括用于調節光的偏振態偏的振控制器；包括用于穩頻的單模光纖；包括用于輸出產生的激光的耦合器；還包括兩段高雙折射光子晶體光纖。進一步的，所述的泵浦光源為980nm泵浦光源，所述的波分復用器為980nm/1550nm的波分復用器。進一步的，通過對高雙折射光子晶體光纖中一個較大的空氣孔進行液體填充，然后改變溫度使其雙折射率發生變化，進而影響其梳狀譜形狀導致輸出光譜的波長間隔改變，最終改變濾波器通帶中心頻率的位置，實現可調諧；多波長激光器輸出的信號光經相位調制器被模擬信號發生器發出的射頻信號調制后送入到5km長的單模光纖和由一個3dB耦合器和可調諧光纖延遲線組成的光纖環中發生延遲，經光電探測器拍頻后傳輸到頻譜分析儀上觀察現象。進一步的，調節光纖環中的光可變延遲線，改變光纖環環長，從而實現濾波器的高Q值。進一步的，根據對高雙折射光子晶體光纖進行液體填充然后改變溫度可以得到其雙折射率由Δn1連續變化到Δn2，由于多波長激光器的波長間隔為其中λ為輸入光的中心波長，Δn為高雙折射光子晶體光纖的雙折射率，L為高雙折射光子晶體光纖的長度；當高雙折射光子晶體光纖雙折射率變化的時候多波長激光器的波長間隔Δλ會隨之改變，輸入信號光的波長間隔也會隨之改變，起到了選頻的作用；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，其與自由頻譜范圍成倒數關系，D是單模光纖的色散系數，L是單模光纖的長度，Δλ是輸入信號光的波長間隔，其中輸入信號光波長間隔Δλ的變化會導致FSR的變化，而FSR的值就是濾波器第一個通帶中心頻率的位置，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對多波長激光器中的HB-PCF進行液體填充然后改變其溫度即可。由于填充液體后的HB-PCF其雙折射率對溫度比較敏感，通過改變溫度可以控制其雙折射率的變化。本專利技術以此為切入點來實現濾波器通帶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為該微波光子濾波器結構圖圖中：1.泵浦光源，2.波分復用器，3.摻鉺光纖，4.偏振控制器，5.光隔離器，6.偏振控制器，7.高雙折射光子晶體光纖，8.偏振控制器，9.高雙折射光子晶體光纖10.單模光纖，11.輸出端功率比為10:90耦合器，12.多波長激光器，13.輸出端功率比為50:50耦合器，14.光譜儀15.相位調制器,16.模擬信號發生器，17.單模光纖，18.輸出端功率比為50:50耦合器，19.光可變延遲線，20.光電探測器，21.頻譜分析儀。具體實施方式實施例：由附圖1可知，本專利技術由波長間隔可調諧的多波長激光器12、相位調制器15、單模光纖17、光電探測器20、頻譜分析儀21構成。多波長激光器12產生的多波長光源從輸出端輸出后，通過相位調制器15與模擬信號發生器16輸出的射頻信號發生調制，經過單模光纖17和由一個3dB耦合器18和可調諧光纖延遲線19組成的光纖環中發生延遲，到達光電探測器20進行光電轉換，光電探測器20輸出的電信號進入頻譜分析儀21進行分析。多波長激光器12包括泵浦光源1，并通過一個波分復用器2泵浦一段摻鉺光纖3；包括用于保證光的單向傳輸的光隔離器5；包括用于調節光的偏振態偏的振控制器4、6；包括用于穩頻的單模光纖10；包括用于輸出產生的激光的耦合器11；還包括兩段高雙折射光子晶體光纖7、9。波長間隔可調諧的多波長激光器12結構中，980nm泵浦光源1通過一個980nm/1550nm的波分復用器2泵浦一段摻鉺光纖3，光隔離器5保證光的單向傳輸，偏振控制器4、6調節光的偏振態，單模光纖10具有穩頻的作用，產生的激光由耦合器11輸出功率占10％的端口輸出。對多波長激光器12中的高雙折射光子晶體光纖7、9進行了液體填充，填充時，選擇高雙折射光子晶體光纖7、9中一個較大的空氣孔進行液體填充，其余空氣孔不進行填充，并通過改變高雙折射光子晶體光纖11周圍的溫度，使其雙折射率發生改變，最終改變濾波器通帶中心頻率的位置，實現可調諧；多波長激光器12輸出的信號光經相位調制器15被模擬信號發生器16發出的射頻信號調制后送入到5km長的單模光纖17和由一個3dB耦合器18和可調諧光纖延遲線19組成的光纖環中發生延遲，經光電探測器20拍頻后傳輸到頻譜分析儀21上觀察現象。本專利技術填充液體為溫敏液體，當使高雙折射光子晶體光纖周圍的溫度變化時，溫敏液體的折射率會改變，進而改變了高雙折射光子晶體光纖的雙折射，最終使多波長激光器輸出波長間隔可調諧的多波長激光。改變填充了溫敏液體的高雙折射光子晶體光纖的溫度，使得其雙折射率在Δn1到Δn2范圍內可調，多波長激光器12產生多波長激光的波長間隔為其中λ為輸入光的中心波長，Δn為高雙折射光子晶體光纖7、9的雙折射，l為高雙折射光子晶體光纖7、9的有效長度，因此當有效長度l固本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于高雙折射光子晶體光纖與光纖環的超寬帶可調諧微波光子濾波器，其特征在于：該濾波器包括：波長間隔可調諧的多波長激光器(12)、相位調制器(15)、模擬信號發生器(16)、由一個3dB耦合器(18)和可調諧光纖延遲線(19)組成的光纖環、單模光纖(17)、光電探測器(20)、頻譜分析儀(21)；所述濾波器結構的連接關系：多波長激光器(12)輸出的多波長光源通過相位調制器(15)與模擬信號發生器(16)輸出的射頻信號發生調制，經過單模光纖(17)和由一個3dB耦合器(18)和可調諧光纖延遲線(19)組成的光纖環傳輸后，到達光電探測器(20)進行光電轉換，光電探測器(20)輸出的電信號進入頻譜分析儀(21)進行分析。

【技術特征摘要】
1.一種基于高雙折射光子晶體光纖與光纖環的超寬帶可調諧微波光子濾波器，其特征在于：該濾波器包括：波長間隔可調諧的多波長激光器(12)、相位調制器(15)、模擬信號發生器(16)、由一個3dB耦合器(18)和可調諧光纖延遲線(19)組成的光纖環、單模光纖(17)、光電探測器(20)、頻譜分析儀(21)；所述濾波器結構的連接關系：多波長激光器(12)輸出的多波長光源通過相位調制器(15)與模擬信號發生器(16)輸出的射頻信號發生調制，經過單模光纖(17)和由一個3dB耦合器(18)和可調諧光纖延遲線(19)組成的光纖環傳輸后，到達光電探測器(20)進行光電轉換，光電探測器(20)輸出的電信號進入頻譜分析儀(21)進行分析。2.根據權利要求1所述的微波光子濾波器，其特征在于：所述的多波長激光器(12)包括泵浦光源(1)，并通過一個波分復用器(2)泵浦一段摻鉺光纖(3)；包括用于保證光的單向傳輸的光隔離器(5)；包括用于調節光的偏振態偏的振控制器(4、6)；包括用于穩頻的單模光纖(10)；包括用于輸出產生的激光的耦合器(11)；還包括兩段高雙折射光子晶體光纖(7、9)。3.根據權利要求2所述的微波光子濾波器，其特征在于：所述的泵浦光源(1)為980nm泵浦光源，所述的波分復用器(2)為980nm/1550nm的波分復用器。4.根據權利要求1或2所述的微波光子濾波器，其特征在于：通過對高雙折射光子晶體光纖(7、9)中一個較大的空氣孔進行液體填充，然后改變溫度使其雙折射...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹曄，楊菁芃，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