[发明专利]基于光纤光栅的新型同轴射频微波传输线

说明书

技术领域

本发明涉及射频微波信号传输领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的新型同轴射频微波传输线。

背景技术

随着通信技术的不断发展和社会的不断进步，未来的通信系统要求实现随时随地接入网络。这就要求未来的无线通信能够传输更高的数据率，覆盖范围更广，尤其在室内、建筑物内等中短距离，对数据带宽的需求尤为迫切。目前的射频微波信号大多采用同轴线缆来传输，但是同轴线缆的高成本高损耗等缺点却限制了信号的长距离传输，并且增加了系统的体积与功耗，并不是未来通信发展的趋势。光纤射频传输技术(ROF)充分结合光纤和高频无线电波传输的特点，实现大容量、低成本的射频信号有线传输和宽带无线接入，为上述问题提供了有效的解决方案。使用光纤射频传输技术，可以更有效地传输射频微波信号，而克服传统的电子学的如体积大，功耗大，损耗大等缺点。

表面等离激元(surface plasmon polaritons, SPPs)是在金属与介质界面上的一种电子和光子混合激发态。SPPs是一种表面波，它的电磁场被约束在金属与介质界面的附近范围内。这种强有力的场约束，一方面使界面局部处的场产生增强效应，同时又使SPPs 对传播表面的变化有高度的敏感性。目前，SPPs 在纳米光学、新型光源（基于增强的非线性效应）、高灵敏的生物和化学传感等领域显示出巨大的应用前景。

利用光纤光栅技术实现SPPs的激发正受到越来越多的关注。其基本的原理是光纤光栅将在光纤芯层传输的光场模式耦合或泄漏到包层，利用包层模式激发SPPs，主要的优点有不需要对包层进行剥除，保证了光纤的可靠性，SPPs的共振特征与光纤的周期有关，通过改变光栅的周期，能够调节SPR的共振位置。2007年，Yanina Y. Shevchenko等将倾斜式FBG刻写在标准的单模通信光纤上，倾斜FBG增强了纤芯模进入包层，如果包层模的传播常数的轴向分量等于SPP波，则激励起SPPs。

由于SPPs的局域性和高度敏感性，它在高性能调制器中也具有非常重要的应用前景。SPPs可与结合电光材料，构成一个简单的高速电光调制器。这些调制器中，大都是采用棱镜耦合来激发SPPs。基于电光材料的电光效应通过外加电压改变材料的折射率，从而改变SPP的耦合波长，造成不同波长反射光强的变化。所以通过SPP技术可以将电信号调制到光波上，实现在光波段的长距离传输。采用SPP技术相比普通光调制器的优点在于成本低，不受器件带宽的限制，易于集成。于是，一种集成了同轴射频波导、光波导以及表面等离激元波导的射频微波传输线便应运而生了，这三者的结合可以实现高带宽，低损耗，高灵敏度的射频微波信号传输，这将极大地提高RoF系统的效率。

发明内容

本发明的目的是克服传统射频微波传输线的不足，提供一种基于光纤光栅的新型同轴结构射频微波传输线。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

基于光纤光栅的新型同轴射频微波传输线包括高速光电探测器、光纤、环形器、宽带光源、同轴表面等离波导和同轴连接器。宽带光源的输出端与环形器的1口光连接，环形器的2口与同轴表面等离波导的输出端光连接，同轴表面等离波导的输入端与同轴连接器连接，同轴连接器的输入端为整个传输线的输入端口，高速光电探测器的光输入端与环行器的3口光连接，高速光电探测器的射频微波信号输出端为整个传输线的输出端口。

所述的同轴表面等离波导包括由内至外的光纤光栅、第一金属层、电光聚合物层和第二金属层；其中光纤光栅由倾斜光纤光栅和均匀布拉格光纤光栅串接而成，所述倾斜光纤光栅靠近同轴表面等离波导的输出端；倾斜光纤光栅和均匀布拉格光纤光栅区域外包覆第一金属层；第一金属层与第二金属层之间设置有电光聚合物层；第一金属层与第二金属层构成一个同轴结构的射频微波波导；第一金属层与同轴连接器的内导体相连；第二金属层与同轴连接器的外壳相连。

所述的光纤光栅、第一金属层、电光聚合物层、第二金属层同轴设置；

所述的倾斜光纤光栅中的光栅长度大于10mm；

所述的均匀布拉格光纤光栅中的光栅长度大于10mm；

所述的第一金属层的厚度为20～50nm；

所述的电光聚合物层的厚度为10～50μm；

所述的第二金属层的厚度为100～1000nm；

进一步地说，所述的第一金属层选用金或银；

本发明的有益效果：