[发明专利]一种基于毛细管储能元件的微波信号产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于毛细管储能元件的微波信号产生装置。主要应用于无线传感网、光纤通信系统以及微波光子学等技术领域。

背景技术

随着科技技术的发展，需要产生、传输和获取大量的高速信息。目前，基于数字电子的技术已经逼近电子器件的处理极限，出现了带宽限制的电子瓶颈等问题，进一步提高设备处理速度的难度越来越大。通过将微波光子学技术的可移动性以及光纤技术的低损耗和大带宽等优点有机地结合起来，可以有效的解决电子瓶颈等限制，因此，光学技术在微波信号的产生等方面就显示出电子技术无法比拟的优势，充分利用这些优势对实现高速全光信息技术就显得非常重要。因此，研究人员提出了建立全光信息系统的要求。在光纤通信系统中，传输的信号会受到光纤色散等因素的影响而增加误码率，且微波频率越高受到的影响越大。因此，目前微波信号产生的方法主要集中在微波移频调制的方法、光外差和光电振荡器等方法上。在微波移频调制的方法中，必须使用高速调制器等，限制了高频微波信号的产生，而且价格很昂贵。如高士明等提出的发明专利，CN20081006124.7，采用微波源和电光调制器的方法获得了11GHz的微波信号。有的学者提出了通过布里渊散射，结合光外差法获得微波信号的方案，如傅娇娇等提出的发明专利，CN200910155858.4，王如刚等提出的发明专利，ZL201210341950.1，采用布里渊散射与泵浦光的差频获得微波信号。对于利用光电振荡器产生微波信号的研究方面，目前，该方法中的储能元件基本上都利用光纤作为储能元件，由于光纤储能特性的限制，使其很难获得高品质的微波信号输出，而且结构比较庞大，且产生微波信号的可调谐范围较小，限制其在雷达等领域的应用，且系统比较复杂，增加了系统的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种可获得高频宽带可调谐微波信号的基于毛细管储能元件的微波信号产生装置。不仅能够产生高频微波信号，而且能够获得高品质因子带宽可调谐的微波信号源；该装置成本低，输出的微波信号具有性能稳定等优点。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种基于毛细管储能元件的微波信号产生装置，其特点是：包括激光器单元、调制器单元、基于毛细管的储能元件、光电探测器、放大器单元和耦合器单元，

激光器单元产生的激光首先进入调制器单元，经调制器单元移频后的信号进入到基于毛细管的储能元件中，经基于毛细管的储能元件输出的信号通过光电探测器转换为电信号输出，输出的电信号经放大器单元放大后进入到耦合器单元中，该信号被耦合器单元分成两束信号，从耦合器单元的一个端口输出的信号作为调制器单元的驱动信号，耦合器单元的另一个端口输出信号作为微波信号输出。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述微波信号的可调谐性，是通过调节激光器单元的泵浦波长来获得可调谐的微波信号。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述微波信号的可调谐性，是通过改变储能元件单元中基于毛细管环形回音壁的半径来获得可调谐的微波信号。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述微波信号的可调谐性，是通过改变调制器单元的驱动电压来获得可调谐的微波信号。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的基于毛细管的储能元件单元是基于毛细管的环形回音壁储能元件，该储能元件单元可以是一级或多级单元构成。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述激光器单元为单频可调谐激光器；所述的调制器单元可以为电光调制器；所述光电探测单元是平衡探测器。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，基于毛细管的储能元件是由精密石英毛细管预制体拉制而成，毛细管的外径为1.8mm，内径为0.126mm，圆环的半径为2cm，与光纤的耦合比为80：20。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，经耦合器单元分为两束信号，其中30％的一路信号作为电光调制器单元的驱动信号，70％的一路信号为微波信号输出。