一種參量多播光子信道化射頻接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波光子學(xué)領(lǐng)域，特別涉及光子信道化射頻接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]信道化是射頻寬帶接收機(jī)的一種通用技術(shù)，在頻域信道化過程中，接收到的信號被分成窄帶子信道，避免了時域重疊信號之間的干擾，對高密度信號流有良好的分離能力。傳統(tǒng)的信道化接收在電域完成，如采用一組微波濾波器或介質(zhì)諧振器，所需器件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且體積大。此外，電磁波信號環(huán)境正變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的電域信道化顯然已經(jīng)無法滿足雷達(dá)系統(tǒng)中的日益增加帶寬需求。
[0003]由于光子學(xué)方法具備的帶寬大、質(zhì)量輕、損耗低及抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，基于光子學(xué)的信道化結(jié)構(gòu)引起了很多研宄者的興趣。最初，有人提出利用聲光調(diào)制器進(jìn)行偏轉(zhuǎn)達(dá)到信道化，接著大量研宄轉(zhuǎn)向使用光學(xué)濾波器堆棧進(jìn)行濾波。當(dāng)前，光子輔助信道化的方法主要有:譜線分離型、光域?yàn)V波型、光梳與波分復(fù)用器組合型等。
[0004]現(xiàn)有的光子輔助信道化接收主要缺點(diǎn)一是采用器件較多造成系統(tǒng)體積大且復(fù)雜度高，二是使用無源集成光器件，而目前的集成光學(xué)工藝限制了其測頻精度，此外無源器件本身存在插入損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，能消除無源器件的插入損耗的一種基于光纖四波混頻FWM (Four Wave Mixing)效應(yīng)與周期性濾波的光子信道化射頻接收機(jī)。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種參量多播光子信道化射頻接收機(jī)，包括參量多播模塊、信道化分離模塊，參量多播模塊的輸出端與信道化分離模塊的輸入端相連；所述參量多播模塊包括射頻接收天線、種子光源、第一泵浦光源、第二泵浦光源、低噪聲射頻放大器、第一光放大器、第二光放大器、3個偏振控制器、電光調(diào)制器、耦合器、高非線性光纖，信道化分離模塊包括周期性濾波器、解波分復(fù)用器。
[0007]射頻接收天線通過低噪聲射頻放大器與電光調(diào)制器的調(diào)制信號輸入端相連，種子光源與電光調(diào)制器的光載波信號輸入端相連，電光調(diào)制器的已調(diào)信號輸出端通過一個偏振控制器與耦合器的一個輸入端相連；第一泵浦光源通過第一光放大器以及一個偏振控制器與耦合器的一個輸入端相連；第二泵浦光源通過第二光放大器以及一個偏振控制器與耦合器的一個輸入端相連；耦合器的輸出端連接高非線性光纖作為參量組播模塊的輸出端；周期性濾波器的輸入端作為信道化分離模塊的輸入端，周期性濾波器的輸出端與解波分復(fù)用器的輸入端相連；第二泵浦光源與第一泵浦光源的頻率之差為種子光源與第一泵浦光源的頻率之差的4倍。
[0008]由天線接收到的射頻信號調(diào)制到光載波上，與兩路泵浦光耦合之后進(jìn)入高非線性光纖HNLF，利用光纖四波混頻FWM效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號光的組播。當(dāng)光源參數(shù)滿足第二泵浦光源與第一泵浦光源的頻率之差為種子光源與第一泵浦光源的頻率之差的4倍，且HNLF的參數(shù)滿足近似相位匹配條件時，能在HNLF上產(chǎn)生多個頻率間隔相同的拷貝光。拷貝光之間的間隔與周期性濾波器的自由光譜范圍FSR(Free spectral range)略有不同，以構(gòu)造多個頻率通道，以實(shí)現(xiàn)信號的信道化分離。采用單個周期性濾波器實(shí)現(xiàn)信道化，避免了濾波器堆棧。接收機(jī)工作于有源模式，消除了無源器件的插入損耗。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，系統(tǒng)復(fù)雜度低，且消除了無源器件的插入損耗，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0010]圖1為參量組播光子信道化射頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2為參量組播后的輸出光譜。
[0012]圖3為信道化分離后其中一個通道的輸出光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面根據(jù)附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0014]圖1所示為本發(fā)明光子信道化射頻接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖。
[0015]包括參量組播模塊、信道化分離模塊，參量組播模塊的輸出端與信道化分離模塊的輸入端相連；
[0016]所述參量組播模塊包括射頻接收天線、種子光源、第一泵浦光源、第二泵浦光源、低噪聲射頻放大器、第一光放大器、第二光放大器、3個偏振控制器、電光調(diào)制器、耦合器、高非線性光纖，信道化分離模塊包括周期性濾波器、解波分復(fù)用器；電光調(diào)制器為馬赫增德爾調(diào)制器 MZM (Mach-Zehnder Modulator)。
[0017]射頻接收天線通過低噪聲射頻放大器與MZM的調(diào)制信號輸入端相連，種子光源與電光調(diào)制器的光載波信號輸入端相連，MZM的已調(diào)信號輸出端通過一個偏振控制器3與耦合器的一個輸入端相連；泵浦光源I通過光放大器I以及一個偏振控制器I與親合器的一個輸入端相連；泵浦光源2通過光放大器2以及一個偏振控制器2與耦合器的一個輸入端相連；耦合器的輸出端連接HNLF作為參量組播模塊的輸出端；周期性濾波器的輸入端作為信道化分離模塊的輸入端，周期性濾波器的輸出端與解波分復(fù)用器的輸入端相連；第二泵浦光源與第一泵浦光源的頻率之差為種子光源與第一泵浦光源的頻率之差的4倍。
[0018]電光調(diào)制器輸出的已調(diào)信號為信號光，2個泵浦光源用于與信號光進(jìn)行耦合。放大器用于調(diào)整入纖光功率，偏振控制器用于調(diào)整輸入光的偏振狀態(tài)。合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，三路光在光纖中發(fā)生FWM作用，從而產(chǎn)生多個間隔均勻增益較為平坦的拷貝光。之后進(jìn)入周期性濾波器，拷貝光之間的間隔與周期性濾波器的FSR略有不同，以構(gòu)造多個頻率通道。最后通過解波分復(fù)用將各個子信道分離出來，完成射頻信號的信道化過程。
[0019]本實(shí)施例以C波段1530-1565nm波長范圍為例，設(shè)定泵浦光I和泵浦光2的頻率分別為196.97987THz、197.13987THz，功率分別為286mW、286mW ;種子光頻率為197.01987THZ，功率為6mW ;高非線性光纖長度為495m，零色散波長為1550nm，零色散波長處色散斜率為0.0184ps/nm2/km ;周期性濾波器的FSR為81GHz，精細(xì)度為50，中心頻率為196.94087THZ。實(shí)際使用中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可調(diào)整一些系統(tǒng)參數(shù)來改變拷貝光波長的中心位置，彌補(bǔ)周期性濾波器可能存在的工藝誤差，同時實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的重構(gòu)。通過軟件仿真得到高非線性光纖輸出光的光譜如圖2所示，信號拷貝光功率之差不超過2dB (如圖2中箭頭所示)，可見信道化過程對射頻信號產(chǎn)生的失真較小。通過周期性濾波器及解波分復(fù)用器之后的其中一路輸出光譜如圖3所示，相鄰信道之間的功率相差42dB，這種相鄰信道之間的功率抑制比由周期性濾波器的傳輸特性決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種參量多播光子信道化射頻接收機(jī)，其特征在于，包括參量組播模塊、信道化分離模塊，參量組播模塊的輸出端與信道化分離模塊的輸入端相連； 所述參量組播模塊包括射頻接收天線、種子光源、第一泵浦光源、第二泵浦光源、低噪聲射頻放大器、第一光放大器、第二光放大器、3個偏振控制器、電光調(diào)制器、耦合器、高非線性光纖；信道化分離模塊包括周期性濾波器、解波分復(fù)用器； 射頻接收天線通過低噪聲射頻放大器與電光調(diào)制器的調(diào)制信號輸入端相連，種子光源與電光調(diào)制器的光載波信號輸入端相連，電光調(diào)制器的已調(diào)信號輸出端通過一個偏振控制器與親合器的一個輸入端相連；第一泵浦光源通過第一光放大器以及一個偏振控制器與親合器的一個輸入端相連；第二泵浦光源通過第二光放大器以及一個偏振控制器與耦合器的一個輸入端相連；耦合器的輸出端連接高非線性光纖作為參量組播模塊的輸出端；周期性濾波器的輸入端作為信道化分離模塊的輸入端，周期性濾波器的輸出端與解波分復(fù)用器的輸入端相連；第二泵浦光源與第一泵浦光源的頻率之差為種子光源與第一泵浦光源的頻率之差的4倍。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種參量多播光子信道化射頻接收機(jī)。由天線接收到的射頻信號調(diào)制到光載波上，與兩路泵浦光耦合之后進(jìn)入高非線性光纖，利用光纖四波混頻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號光的組播。當(dāng)光源參數(shù)滿足第二泵浦光源與第一泵浦光源的頻率之差為種子光源與第一泵浦光源的頻率之差的4倍，且HNLF的參數(shù)滿足近似相位匹配條件時，能在HNLF上產(chǎn)生多個頻率間隔相同的拷貝光。本發(fā)明系統(tǒng)復(fù)雜度低，且消除了無源器件的插入損耗，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價值。
【IPC分類】H04B10-70, H04B10-60
【公開號】CN104639258
【申請?zhí)枴緾N201510065217
【發(fā)明人】孫豹, 董啟萌, 靳玉玲, 陳福深
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月6日