[发明专利]一种微波变频方法及装置

摘要

本发明涉及微波光子领域，特别是涉及一种微波变频方法及装置，包括光纤激光器、偏振光分束器、电光调制器、偏振控制器、光纤耦合器和光电探测器，所述光纤激光器、偏振光分束器、电光调制器依次连接后耦合至所述光纤耦合器一输入端，所述偏振光分束器和偏振控制器相连接后耦合至所述光纤耦合器另一输入端，所述光纤耦合器输出端与所述光电探测器相连接，所述光电探测器输出被转换后的变频信号。该发明无需提供传统变频方式中的微波本振信号源，可实现宽带微波信号至中频信号的转变。

主权项

一种微波变频方法：其特征在于，包括以下步骤：(1)980nm半导体泵浦激光器作为泵浦源发出980nm泵浦光；(2)980nm泵浦光通过波分复用器的的公共端输出至增益光纤的低反射率光纤光栅端对其进行泵浦，由于本征双折射的存在,增益光纤中的两个固有双折射的方向分别为x和y，在这两个偏振方向对应的偏振模式波长分别为λx、λy，即：λx＝2nxΛ，λy＝2nyΛ式中，nx、ny分别对应两个偏振模式传播的两个偏振方向的折射率，Λ为光纤光栅的光栅周期，两个偏振模式混频后产生的拍频信号Δv：vx=cλx=c2nxΛ,vy=cλy=c2nyΛ]]>Δv=vx-vy=cλy-λxλxλy=c(ny-nx)2nynxΛ]]>式中，c为真空中的光速，实际光纤中nx、ny和光纤折射率纤芯平均折射率no的差别很小，所以光纤激光器由本征双折射而引起的拍频为：Δv=cλy-λxλxλy=cnoλB,B=ny-nx]]>式中，B定义为光纤的双折射，外加应力可以有效改变普通光纤双折射，随即改变拍频大小，实现对光纤激光器双频的调谐；(3)低反射率光纤光栅、增益光纤和高反射率光纤光栅依次连接组成超短线性谐振腔，超短线性谐振腔的腔长Leff由所产生的微波、毫米波信号的频率Δv决定，满足：Δv=cΔλ,Δλ=λ22neffLeff,Leff=L0+L1eff+L2eff,Lieff=LiR2arctanR,i=1,2]]>式中，neff为光纤光栅的有效折射率，L1eff、L2eff分别是低反射率光纤光栅和高反射率光纤光栅的有效长度，L1、L2分别是低反射率光纤光栅和高反射率光纤光栅的长度，L0是两个光纤光栅之间的距离，R是光纤光栅的反射率；(4)将步骤(2)中产生的正交单纵模激光由波分复用器分路端输出到偏振光分束器，偏振光分束器的两个输出端分别输出波长为λx、λy的激光信号，波长为λx的激光信号和微波信号通过电光调制器后，输出信号为E1(t)＝E1cos(ω1t+φ1)，波长为λy的激光信号通过偏振控制器后输出信号为E2(t)＝E2cos(ω2t+φ2)，式中E1,E2表示每束光的电场振幅强度，ω1,ω2表示光信号频率，φ1,φ2表示光信号初始相位，t表示时间；(5)将步骤(4)中产生的单纵模双波长激光耦合进光电探测器拍频后的电流为：IRF＝Acos[(ω1‑ω2)t+(φ1‑φ2)]其中A表示微波电流最大振幅，拍频输出的微波信号频率为两列光信号的频率差，从而实现微波光子变频。