[发明专利]基于光谱构造的可调谐脉位调制信号产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子学、微波信号生成领域，尤其是光子型微波生成技术。

背景技术

高频微波生成技术在光载无线通信系统，雷达系统及传感网络中的一直起着关键性作用。目前，微波技术和应用中采用和拟采用的微波频段不断攀升，这对传统微波器件是一个极大的挑战，因此利用光学方法产生微波信号成为一个极有吸引力的研究热点。和传统的微波产生方法比较，光子学方法具有低损耗，高带宽特性，且不会受到电磁干扰。值得指出的是，利用光学方法生成的微波信号频率往往仅受光电探测器带宽的限制，因此，在高频微波信号生成领域，光学方法有着一定的优势。

就目前的研究进展而言，有多种利用光谱构造产生微波信号的方案。其中，各方案的区别主要在于光谱构造的实施方法上。利用空间光调制器进行光谱构造具有可重构性好的优势，能通过后端产生的时域波形作为反馈信号调整空间光调制器参数以便产生更符合要求的微波信号。此外，利用全光器件进行特殊谱型构造也是目前较为常见的光谱构造方法，它往往采用保偏光纤，光纤光栅等全光器件进行光谱构造，具有更好的集成性。

需要指出的是：上述两种技术路线存在着局限性。前者由于使用了空间光调制器，系统的复杂度较高；后者产生的微波信号调制格式相对单一，多为正弦型。本发明给出了一种基于光谱构造的可调谐脉位调制信号生成方案。

发明内容

鉴于以上陈述的已有方案的不足，本发明旨在提供一种基于光谱构造的可调谐脉位调制信号产生装置，在保证产生微波信号的高频性能和优异的系统集成性的前提下，增加了微波信号的光学生成方法。

本发明的目的通过如下手段来实现。

一种基于光谱构造的可调谐脉位调制信号产生装置，由一个锁模激光器(100)、偏振控制器(200)、光偏振调制器(300)、光谱构造模块(400)、色散元件(500)和光电探测器(600)顺次级联，上述光偏振调制器(300)同时接收基带信号。其中所述的光谱构造模块(400)是由一个偏振控制器(401)、一个光环形器(402)和一个保偏光纤布拉格光栅(403)构成。

本发明的另一目的是提供上述装置的可调谐脉位调制信号产生方法。

本发明的另一目的是这样实现的：锁模激光器(100)产生的宽谱光频信号通过偏振控制器(200)处理再以与光偏振调制器(300) 主轴垂直的偏振态入射到光偏振调制器(300)中，基带信号同时入射到光偏振调制器(300)进行宽谱光频信号的偏振态调制，若输入的基带信号是数据‘0’，则宽谱光频信号的偏振态保持不变，若输入的基带信号是数据‘1’，则宽谱光频信号的偏振态偏转90°，偏振态已调的宽谱光频信号再通过另一偏振控制器(401)处理后经光环形器(402)入射到保偏光纤布拉格光栅(403)中，由于保偏光纤布拉格光栅(403)会根据信号的偏振态的不同而滤除不同部分的光谱，所以数据‘0’和数据‘1’经偏振调制器调制(300)后以不同的偏振态入射到保偏光纤布拉格光栅(403)滤波后，信号的光谱中心频率位置会有差别，即构造出波长调制的光谱，最后通过色散元件 (400)和光电探测器(500)进行频域到时域的波形映射，产生脉位调制信号。

经过以上设计后，本发明方法具有如下优点：光谱构造部分的元件均为全光器件，便于集成；能实现脉位调制信号的可调谐性，且增加了光生微波技术的灵活性。

附图说明

图1.本发明方案的系统框图；

图2.波长调制光谱构造模块的结构框图；

图3.偏振保持光纤布拉格光栅的传输特性曲线图；

图4.数据‘0’和‘1’波长调制的光谱图；

图5.色散元件为3km单模光纤时数据‘01101’脉位调制信号波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述。

如图1所示，本发明方案由一个锁模激光器(100)、一个偏振控制器(200)、一个光偏振调制器(300)、一个光谱构造模块(400)、一个色散元件(500)和一个光电探测器(600)构成可调谐脉位调制信号的产生装置。如图2所示，图1中波长调制的光谱构造模块(400) 是由一个偏振控制器(401)、一个光环形器(402)、一个保偏光纤布拉格光栅(403)构成。

由锁模激光器(100)输出的宽谱光频信号具有高斯型包络，其频域描述可以用下式表示：