專利名稱：一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖無線通信、微波光子技術(shù)、特種光纖和光纖研磨技術(shù)，適用于光
纖-無線通信系統(tǒng)技術(shù)、微波光子、光纖傳感、光纖通信以及雷達等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移動通信在經(jīng)過第一代模擬制式手機(1G)和第二代GSM、 TDMA等數(shù)字手機(2G) 的發(fā)展后，現(xiàn)在正向著寬帶寬、高速接入的第三代移動通信技術(shù)(3G)發(fā)展。然而，當前在城 市中通信，微波以下的頻段均被占用，為了提高通信容量，避免信道擁擠和相互干擾，就要 求無線通信能突破擁擠的低頻波段，從微波向更高頻率的毫米波段擴展。但是，無線通信易 受大氣環(huán)境的影響，不能實現(xiàn)長距離的傳輸。如果用光纖代替大氣作為傳輸媒質(zhì)來傳輸信 號，由于光纖通信技術(shù)的低損耗、不受電磁干擾和海量傳輸?shù)奶攸c，將使目前的移動通信系 統(tǒng)達到更高的傳輸容量，同時實現(xiàn)超長距離的傳輸。因此，將光纖通信技術(shù)融合到無線通信 網(wǎng)中就構(gòu)成了光纖毫米波系統(tǒng)，即R0F(Radio over Fiber)系統(tǒng)。 ROF系統(tǒng)其實就是利用光纖代替大氣作為傳輸媒質(zhì)來傳輸信號(如基帶、中頻或 射頻信號)的一種傳輸系統(tǒng)。在ROF系統(tǒng)中，用光纖通信代替?zhèn)鹘y(tǒng)無線通信中從中心站(CS， Central Station)到基站(BS，Base Station)的一段微波傳輸，中心站通過光纖與多個功 能簡單的基站相連。調(diào)制解調(diào)、編解碼、路由等功能在中心站完成，基站的主要功能是實現(xiàn) 光信號和微波信號的轉(zhuǎn)換。在中心站，基帶電信號經(jīng)過電調(diào)制器調(diào)制到毫米波發(fā)生器產(chǎn)生 的毫米波上，再送入光調(diào)制器，將該復合電信號調(diào)制到從毫米波發(fā)生器處得到的可再用光 載波上，以適用于光纖信道傳輸。以上這些都在中心站完成。微波、毫米波發(fā)生技術(shù)是R0F 技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，目前已有的毫米波發(fā)生技術(shù)包括直接調(diào)制、外調(diào)制和光外差方法等，其中 光外差以其優(yōu)異的性能成為產(chǎn)生光載毫米波的有效方法。 在文章裴軍，余重秀，馬建新，曾軍英等.ROF系統(tǒng)中毫米波產(chǎn)生法的研究[J].有 線電視技術(shù).2007. 9(213) :45-48中闡述了一種雙光柵結(jié)構(gòu)的外差法。該方法的實現(xiàn)包括 連續(xù)波激光器依次連接光隔離器、Y分器一字端，Y分器的兩個分叉端連接兩個環(huán)形器和兩 個光纖光柵，把基帶信號調(diào)制到其中一個光纖光柵的反射波上，與另一個光纖光柵的反射 波在耦合器耦合后進入光電探測器差頻。此方法解決了兩個激光器產(chǎn)生的激光相位不相關(guān) 的問題，但是使用了兩個光纖光柵，當需要改變輸出微波、毫米波的頻率時，就需要替換光 纖光柵，這在需要隨時更改輸出頻率的工程中是不便的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于研磨光 纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案 本發(fā)明提出一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置，該發(fā)生裝置 包括連續(xù)波激光器、光隔離器連接成的激光產(chǎn)生部分；光纖環(huán)形器、光纖光柵連接成的差
3頻光波產(chǎn)生部分；高速光電探測器跟高頻帶通濾波器連接成的光外差和濾波部分。
所述的光纖光柵采用保偏光纖制作的光纖光柵。 通過研磨機的注入槽注入研磨粉，傳送帶帶動研磨塊對保偏光纖制作的光纖光柵 進行研磨；觀察光譜儀顯示波形的變化，當兩個反射中心波長之間的頻率間隔為1GHz 1000GHz之間的一個值時，停止研磨，兩束光脈沖進入高速光電探測器進行差頻，得到 1GHz 1000GHz微波、毫米波。 所述的研磨塊為鐵制的、銅制的或鉛制的研磨塊。
構(gòu)成該發(fā)生裝置器件的連接 連續(xù)波激光器連接光隔離器然后連接光環(huán)形器的第一端口 ； 光環(huán)形器的第二端口接保偏光纖制作的光纖光柵的一端，保偏光纖制作的光纖光 柵的另一端連接光譜儀。 光環(huán)形器的第三端口接高速光電探測器的輸入端，光電檢測器的輸出端接高頻帶 通濾波器的輸入端。 將研磨機的研磨塊置于保偏光纖制作的光纖光柵的上方。
本發(fā)明的有益效果具體如下 本發(fā)明所述的一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置，利用了使 用保偏光纖制作的光纖光柵有兩個中心反射波長的優(yōu)勢，產(chǎn)生兩束頻率間隔為1GHz 1000GHz之間的光波，輸入到高速光電探測器中，經(jīng)過差頻實現(xiàn)微波、毫米波的輸出。而且可 以通過對保偏光纖制作的光纖光柵進行研磨對中心反射波長之間的間隔進行控制，得到不 同頻率的微波、毫米波。本發(fā)明只使用一個光纖光柵，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于移動和搬 運。同時可以簡單的通過控制研磨深度來控制兩個中心波長的漂移量，得到不同的輸出頻 率。由于是對同一個光纖光柵產(chǎn)生的反射波進行差頻，所以此種方案可以獲得相對較低的 相位噪聲，從而延長了傳輸距離。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡易，操作簡單，組裝容易，具有較高的性價 比。


如圖為一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。 如圖，一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置，其構(gòu)成的器件之間 的連接 連續(xù)波激光器10連接光隔離器20然后連接光環(huán)形器的第一端口 301。 光環(huán)形器的第二端口 302接保偏光纖制作的光纖光柵40的一端，保偏光纖制作的
光纖光柵40的另一端連接光譜儀80。 光環(huán)形器的第三端口 303接高速光電探測器60的輸入端，光電檢測器60的輸出 端接高頻帶通濾波器70的輸入端。 將研磨機的研磨塊50置于保偏光纖制作的光纖光柵40的上方。 通過研磨機的注入槽52注入研磨粉，傳送帶51帶動研磨塊50對保偏光纖制作的光纖光柵40進行研磨；觀察光譜儀80顯示波形的變化，當兩個反射中心波長之間的頻率間 隔為1GHz 1000GHz之間的一個值時，停止研磨，兩束光脈沖進入高速光電探測器進行差 頻，得到1GHz lOOOGHz微波、毫米波。 如在光譜儀80上觀察到保偏光纖制作的光纖光柵40的兩個反射中心波長分 別為A工=1553. 007nm和A 2 = 1552. 999nm時，經(jīng)過濾波器后產(chǎn)生的微波、毫米波頻率為 fRF二c(l/入2-l/、) = lGHz，即該裝置產(chǎn)生的微波、毫米波信號的頻率為lGHz。其中c二 3Xl。8米/秒。 如在光譜儀80上觀察到保偏光纖制作的光纖光柵40的兩個反射中心波長分別 為A i = 1553. 007nm和A 2 = 1552. 524nm時，經(jīng)過濾波器后產(chǎn)生的微波、毫米波頻率為fKF =c(l/、-l/、) = 60GHz，即該裝置產(chǎn)生的微波、毫米波信號的頻率為60GHz。其中c = 3Xl。8米/秒。 如在光譜儀80上觀察到保偏光纖制作的光纖光柵40的兩個反射中心波長分別 為入！ = 1553. 007nm和A 2 = 1545. 009nm時，經(jīng)過濾波器后產(chǎn)生的微波、毫米波頻率為fKF =c(l/、-l/、) = 1000GHz，即該裝置產(chǎn)生的微波、毫米波信號的頻率為lOOOGHz。其中 c = 3Xl。8米/秒。 —種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置的工作原理 連續(xù)波激光器10產(chǎn)生的光載波信號經(jīng)過光隔離器20進入光環(huán)行器的第一端口
301進入到保偏光纖制作的光纖光柵40中。通過注入槽52灌注研磨粉，觀察光譜儀80顯
示的波形變化以控制研磨深度的多少，傳送帶51帶動研磨塊50對進保偏光纖制作的光纖
光柵40行研磨，直到在光譜儀80上觀察到保偏光纖制作的光纖光柵40的兩個反射中心波
長頻率之差等于微波、毫米波的頻率，輸出得到兩束反射波，兩束反射波通過光環(huán)形器的第
二端口 302返回光環(huán)形器30，然后經(jīng)光環(huán)形器的第三端口 303進入到高速光電探測器60中
進行差頻。差頻后產(chǎn)生包含f^的微波、毫米波波段。差頻產(chǎn)生的微波、毫米波輸入到高頻
帶通濾波器70濾除不需要的頻率分量，從而得到下行鏈路所需的微波、毫米波。 本發(fā)明使用的研磨機為授權(quán)公告號CN 100455410C，發(fā)明名稱光纖軸向磨拋厚
度精確控制方法及裝置的研磨機。其他器件為選購。 所使用的研磨塊50為鐵制的、銅制的或鉛制的研磨塊均能達到研磨效果。
權(quán)利要求
一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置，該發(fā)生裝置包括連續(xù)波激光器(10)、光隔離器(20)連接成的激光產(chǎn)生部分；光纖環(huán)形器(30)、光纖光柵連接成的差頻光波產(chǎn)生部分；高速光電探測器(60)與高頻帶通濾波器(70)連接成的光外差和濾波部分；其特征在于所述的光纖光柵采用保偏光纖制作的光纖光柵(40)；通過研磨機的注入槽(52)注入研磨粉，傳送帶(51)帶動研磨塊(50)對保偏光纖制作的光纖光柵(40)進行研磨；通過觀察光譜儀(80)顯示波形的變化，當兩個反射中心波長之間的頻率間隔為1GHz～1000GHz之間的一個值時，停止研磨，兩束光脈沖進入高速光電探測器(60)進行差頻，得到1GHz～1000GHz微波、毫米波。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置，其 特征在于，所述的研磨塊(50)為鐵制的、銅制的或鉛制的研磨塊。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于研磨光纖光柵的可調(diào)諧微波、毫米波發(fā)生裝置，涉及微波光子和光纖通信等領(lǐng)域。該發(fā)生裝置包括連續(xù)波激光器(10)、光隔離器(20)組成的激光產(chǎn)生部分；光纖環(huán)形器(30)、保偏光纖制作的光纖光柵(40)組成的差頻光波產(chǎn)生部分；研磨機和光譜儀(80)組成的研磨和控制部分；高速光電探測器(60)跟高頻帶通濾波器(70)組成的光外差和濾波部分；將研磨機的研磨塊(50)置于保偏光纖制作的光纖光柵(40)的上方，通過注入槽(52)注入研磨粉，傳送帶(51)帶動研磨塊(50)對其研磨，觀察光譜儀(80)控制研磨深度，使其兩個反射中心波長頻率之差為所需微波、毫米波頻率，通差頻產(chǎn)生微波、毫米波。
文檔編號G02B6/024GK101695010SQ200910235398
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者寧提綱, 李卓軒, 祁春慧, 裴麗, 趙瑞峰, 高嵩 申請人:北京交通大學;