[发明专利]一种基于光纤非线性效应的毫米波噪声信号发生装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤非线性效应的毫米波噪声信号发生装置及方法，所述装置包括：混沌信号发生器、混沌光谱展宽器、第二分光器、第一可编程光滤波器、第二可编程光滤波器、光耦合器、光子混频器，混沌信号发生器的输出端和混沌光谱展宽器的输入端连接，混沌光谱展宽器的输出端连接至第二分光器的输入端，第二分光器设有两个输出端，每个输出端均连接有可编程光滤波器，第一可编程光滤波器、第二可编程光滤波器的输出端均连接至所述光耦合器的输入端，光耦合器的输出端和所述光子混频器的输入端相连接，光子混频器的输出端作为宽带光子毫米波噪声信号产生装置的输出端。本发明克服了基于光学方法产生的噪声信号功率低、噪声信号带宽小的问题。

技术领域

本发明涉及光纤噪声信号技术领域，更具体地，涉及一种基于光纤非线性效应的毫米波噪声信号发生装置及方法。

背景技术

非线性效应是指强光作用下由于介质的非线性极化而产生的效应，包括光学谐波、倍频、受激拉曼散射、双光子吸收、自聚焦、自散焦等。光纤作为一种优异的传输介质，在高功率光信号的作用下，也可以产生各种复杂的非线性效应，包括:散射效应(受激布里渊散射SBS 和受激拉曼散射SRS等)、与克尔效应或折射率密切相关的效应(如自相位调制SPM、交叉相位调制XPM 、四波混频效应FWM )等。

噪声作为一种不可避免的干扰源，存在于信息空间的各个领域，无论是器件研发还是系统搭建，为了更好地控制噪声带来的影响，都不可或缺地要使用到噪声发生器。目前主要通过数字合成和物理噪声源放大两种途径来产生噪声。

噪声信号发生器是一种特殊的能在特定频段产生噪声的装置，是进行器件参数测试和系统性能检测的重要设备。噪声信号发生器主要用途是：在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统的性能；外加一个已知噪声信号与系统内部噪声相比较以测定噪声系数；用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测试系统的动态特性。

毫米波噪声是指波长范围从10毫米至1毫米，或者频率范围从30吉赫兹至300吉赫兹的噪声信号。在毫米波频段具有很好的噪声和增益特性。在实际应用中，毫米波噪声信号可以用来对高频仪器及组件进行噪声系数的测量、对雷达系统进行信噪比测试、对通信系统改进型信道和误码率分析等。

现今存在的噪声信号发生器存在的主要问题是：数字合成产生噪声的方式多会受到电子器件时钟频率的限制，以电子技术产生的噪声源工作频率低，输出频率越高，输出噪声功率平坦度越差，超噪比越低。基于宽带光源自发辐射产生的噪声信号存在功率过低的问题，目前采用光子方法产生的噪声信号存在输出功率小、带宽窄、难以灵活调控噪声信号的频率和带宽等缺点。针对上述问题，本发明提出了一种基于混沌信号的非线性效应产生频率可控、带宽可调的毫米波噪声信号的方法和装置。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中基于宽带光源自发辐射产生的噪声信号功率过低，噪声信号的带宽较小的缺陷，提供一种基于光纤非线性效应的毫米波噪声信号发生装置及方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于光纤非线性效应的毫米波噪声信号发生装置，包括：混沌信号发生器、混沌光谱展宽器、第二分光器、第一可编程光滤波器、第二可编程光滤波器、光耦合器、光子混频器，所述混沌信号发生器的输出端和所述混沌光谱展宽器的输入端相连接，所述混沌光谱展宽器的输出端连接至所述第二分光器的输入端，所述第二分光器设有两个输出端，每个输出端均连接有所述可编程光滤波器，所述可编程光滤波器分别记为第一可编程光滤波器、第二可编程光滤波器，所述第一可编程光滤波器、第二可编程光滤波器的输出端均连接至所述光耦合器的输入端，所述光耦合器的输出端和所述光子混频器的输入端相连接，所述光子混频器的输出端作为宽带光子毫米波噪声信号产生装置的输出端。

本方案中，所述混沌信号发生器包括有：分布式反馈半导体激光器、偏振控制器、光衰减器、第一分光器和反馈器件，具体连接关系为：