一種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于微波光子濾波器領域，特別是自由頻譜范圍倍增的微波光子濾波器。
【背景技術】
[0002] 微波光子學作為一門新興學科，在光信號處理與微波工程之間建立了一座互通的 橋梁。微波光子學在低損耗、抗電磁干擾、寬帶處理、可重構性與可調諧性等方面與傳統電 子學方法相比存在顯著優勢，突破了電子設備的瓶頸，在近幾年吸引了更多學者的關注。光 學微波信號處理、光生微波、光控相控陣列天線、光載無線是微波光子學的不同應用，微波 光子濾波器由于其獨特的性質，在射電天文學與雷達系統中有顯著應用。
[0003] 采用延遲線結構的微波光子濾波器是最基本的一種濾波器結構，多波長光源通過 光電調制器將射頻信號調制到每個光載波上，載波通過延時線部分處理，之后通過光電探 測器的非相干轉換輸出。激光器陣列作為多波長光源可實現濾波器的可調諧性與可重構 性，但需要多個激光器，結構復雜，成本較高。多波長激光器作為光源可有效的降低微波光 子濾波器系統的復雜度，節約成本。對光源進行整形可有效改善濾波器的頻率響應，延時單 元中引入啁啾布拉格光柵可以增大自由頻譜范圍。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的主要是解決現有微波光子濾波器存在的自由頻譜范圍小的問題，提 出了一種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器，在結構中利用功率 穩定的多波長激光器輸出作為光源，降低了系統的復雜度，使用光譜整形器對輸出光源進 行切趾，改變了光源抽頭系數。在光纖布拉格光柵陣列作為延時單元的基礎上，引入啁啾布 拉格光柵，利用光纖布拉格光柵陣列和啁啾布拉格光柵對延時的影響，在不改變主旁瓣抑 制比和精細度的情況下擴大了自由頻譜范圍。
[0005] 本發明采用的技術方案是：
[0006] -種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器，其特征在于： 包括多波長光纖激光器、光譜整形器、1:99光耦合器C、光譜分析器、相位調制器、射頻信號 發生器、光環形器A、啁啾布拉格光柵、光環形器B、光纖布拉格光柵陣列、光電探測器、射頻 信號分析器。
[0007] 其中，由多波長光纖激光器輸出的多波長激光經光譜整形器整形后進入光耦合器 C，光親合器C兩個輸出端的功率比為1:99,1 %的光經光親合器進入光譜分析儀，觀察激光 器輸出的譜形，99 %的光經耦合器進入相位調制器將射頻信號發生器產生的射頻信號調制 到光上，載有射頻信號的光載波從光環形器A的第一個端口進入，經第二個端口的啁啾布 拉格光柵反射后，從第三個端口出射進入另一光環形器B，經其第二個端口的光纖布拉格光 柵陣列反射后，從第三個端口出射，經光電探測器實現光信號到電信號的轉換，轉換的電信 號進入射頻信號分析器進行分析。
[0008] 多波長光纖激光器包括作為泵浦的摻鉺光纖放大器、抑制腔內模式競爭并提高輸 出激光的穩定性的單模光纖、保證激光在環形腔內單向傳輸的光隔離器、用來優化激光的 偏振態的偏振控制器B、用于多波長激光輸出的耦合器和用于對波長選擇和功率切趾作用 的Sagnac環，親合器兩個輸出端的功率比為10:90,多波長光纖激光器產生的激光由f禹合 器B輸出功率占10%的端口輸出。
[0009] 其中，Sagnac環由保偏光纖、偏振控制器A、耦合器A構成，優選耦合器A兩個輸出 端的功率比為50:50。單模光纖長度的取值范圍為3- 25km，保偏光纖長度的取值范圍為 4一15m，其雙折射系數為5. 1 X 10_4。
[0010] 進一步的，選取單模光纖長度取值為15km，保偏光纖長度取值為11m。
[0011] 光譜整形器連接在多波長光纖激光器的輸出端來對輸出激光功率進行切趾，改變 各抽頭的系數，光譜整形器的窗函數選擇漢寧窗。
[0012] 啁啾布拉格光柵的色散斜率為2. lns/nm。光纖布拉格光柵陣列相鄰光柵的中心 距離相等，間隔為〇. 2m。多波長光纖激光器產生的激光中心波長為1545nm，波長間隔為 0? 43nm ;光纖布拉格光柵陣列中各光柵的反射波長分別為1543. 3nm、1543. 7nm、1544. 2nm、 1544. 6nm、1545. Onm、1545. 4nm、1545. 8nm、1546. 3nm、1546. 7nm，對應于相應的多波長激光 輸出位置，且反射率均為100%。
[0013] 本發明的優點和有益效果：
[0014] 本發明提出了一種基于多波長光纖激光器與啁啾布拉格光柵的微波光子濾波器。 利用多波長激光輸出作為光源，降低了結構的復雜度。在光纖布拉格光柵陣列為延時單元 的基礎上，與啁啾光纖布拉格光柵結合，通過合理控制光纖布拉格光柵陣列距離及啁啾布 拉格光柵色散斜率，能實現自由頻譜范圍的擴增，同時主旁瓣抑制比保持不變。啁啾布拉格 光柵也可應用于其他微波光子濾波器的延時單元中，以進一步減小延時差，從而擴大自由 頻譜范圍。
[0015] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
【附圖說明】
[0016] 圖1為該微波光子濾波器結構示意圖。
[0017] 圖2為多波長光纖激光器的波長輸出圖。
[0018] 圖3為該濾波器引入啁啾布拉格光柵前后頻率響應圖。
[0019] 圖1中：1.摻鉺光纖放大器，2.單模光纖，3.保偏光纖，4.光隔離器，5.偏振控制 器A，6.偏振控制器B，7.f禹合器A，8.f禹合器B，9.Sagnac環，10.多波長光纖激光器，11.光 譜整形器，12.光耦合器C，13.光譜分析儀，14.相位調制器，15.射頻信號發生器，16.光環 形器A，17.啁啾布拉格光柵，18.光環形器B，19.光纖布拉格光柵陣列，20.光電探測器， 21.射頻信號分析器。
【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示，本發明包括多波長光纖激光器10、光譜整形器11、1:99光耦合器 C12、光譜分析器13、相位調制器14、射頻信號發生器15、光環形器A16、啁啾布拉格光柵17、 光環形器B18、光纖布拉格光柵陣列19、光電探測器20、射頻信號分析器21。其中，多波長 光纖激光器10包括摻鉺光纖放大器1、單模光纖2、光隔離器4、偏振控制器B6、耦合器8和 由保偏光纖3、偏振控制器5、親合器A7構成的Sagnac環9。其連接關系為：由摻鉺光纖放 大器1、單模光纖2、光隔離器4、偏振控制器B6、光耦合器B8、Sagnac環9相連接構成的多 波長光纖激光器10產生多波長激光從光耦合器B8輸出，經光譜整形器11整形后進入光耦 合器C12,光耦合器C12兩個輸出端的功率比為1:99,1 %的光經光耦合器C12進入光譜分 析儀13,觀察激光器輸出的譜形，99%的光經光耦合器C12進入相位調制器14,將射頻信號 發生器15產生的射頻信號調制到光上，載有射頻信號的光載波從光環形器A16的第一個端 口進入，經第二個端口的啁啾布拉格光柵17反射后，從第三個端口出射進入另一光環形器 B18,經其第二個端口的光纖布拉格光柵陣列19反射后，第三個端口出射，經光電探測器20 實現光信號到電信號的轉換，轉換的電信號進入射頻信號分析器21進行分析。
[0021] 本發明中，多波長光纖激光器10作為濾波器的光源來產生多抽頭。其結構中，摻 鉺光纖放大器1作泵浦，單模光纖2抑制腔內模式競爭并提高輸出激光的穩定性，光隔離器 4保證激光在環形