[发明专利]基于电光外调制非线性效应的啁啾微波脉冲信号产生方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子学、电光调制技术，尤其是光子技术型微波信号产生技术。

背景技术

在现代雷达系统中，具有较大时宽-带宽积的啁啾微波脉冲信号常被用于提高雷达的测距精度和距离分辨力。目前，常用的啁啾微波脉冲信号一般基于电子器件或装置来产生。然而，随着技术的发展，利用传统电子学方法产生的啁啾微波脉冲信号，由于其带宽、频段的限制，已经无法满足人们的实际应用需求。因此，寻求可以实现更高载频、更大带宽的啁啾微波脉冲信号的生成方案，已成为研究热点。

基于微波光子学的光生微波脉冲技术，由于其具有大带宽、高品质等优点而被广泛关注。目前，利用光谱整形技术与波长-时间映射原理产生啁啾微波脉冲信号是一种新颖的、常用的光子型啁啾微波脉冲信号产生方法：1).Hao Chi and Jianping Yao,“All-fiber chirped microwave pulse generation based on spectral shaping and wavelength-to-time conversion,”IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,vol.55,no.9,1958-1963,2007;2).C.Wang and J.P.Yao,“Chirped microwave pulse generation based on optical spectral shaping and wavelength-to-time mapping using a Sagnac-loop mirror incorporating a chirped fiber Bragg grating,”J.Lightw.Technol.,vol.27,no.16,pp.3336–3341,Aug.2009.这些方案充分体现了微波光子技术在产生啁啾微波脉冲信号带宽上的优势。

需要指出的是：上述技术方案存在一定的局限性。首先，波长-时域映射处理精度不高，这样将直接导致生成信号的参数不够精准（如，生成信号的中心载频要达到百MHz量级调控精度或偏差都存在较大困难）；其次，脉冲信号多维参数的独立、精确、快速调谐亦是一大挑战（改变滤波通带形状、频域整形的自由频谱区、色散值大小等操作大部分依靠物理动作完成，响应速度相对滞后）。再次，以上方案大多采用短脉冲光源、光频梳等，这些光源价格高、体积大、调谐复杂，不易于小型化、灵活化。

发明内容

鉴于以上陈述已有技术方案的不足，本发明旨在提供一种新颖的光子型啁啾(这里指频率啁啾)微波脉冲信号的产生方案，在保证大带宽前提下，使之克服现有技术的以上不足。

本发明的目的通过如下手段来实现。

一种基于电光外调制非线性效应的啁啾微波脉冲信号产生方法，通过如下的过程产生指定脉冲速率、脉宽和中心载频的啁啾微波脉冲信号：

在大信号调制模式下，由微波驱动信号在电光相位调制器中对连续光源的输出光实施相位调制；已调光信号经可调光延时模块构造出具有相对相移的两路相位调制信号；利用强度调制型时域开关构建一个周期性时域开关脉冲，实现对两路相位调制信号的非线性频率啁啾区域的选取；经光电转换器拍频产生指定脉冲速率、脉宽和中心载频的啁啾微波脉冲信号。

通过调整电光相位调制器的调制深度，啁啾微波脉冲信号的中心载频得以调节；共同调整电光相位调制器的调制深度与可调光延时模块在两路相位调制信号之间的相对时延，啁啾微波脉冲信号的啁啾特性得以改变；调整时域开关的周期脉冲包络的速率和占空比，啁啾微波脉冲信号的脉冲速率和脉宽得以调谐。

本发明的另一个目的是给出实施上述方法的啁啾微波脉冲信号产生装置：由单波长连续光源，电光相位调制器，可调光延时模块，强度调制型时域开关，光电转换器组成。