基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于全光交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，包括：與第一激光源連接的第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器和偏振控制器；與第二激光源連接的第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器和偏振控制器；與微波信號(hào)源連接的電耦合器和微波移相器；與光耦合器依序連接的偏振控制器、光纖在線起偏器、光帶通濾波器、光電探測(cè)器、偏置T和電壓表。本發(fā)明可解決光控相控雷達(dá)中的快速鑒別天線信號(hào)方向位置信息的困難問題，并且可以基于全光交叉偏振調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)天線空間方向角的初步測(cè)量。
【專利說明】基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域，更具體的說是一種基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]上世紀(jì)80年代以來，隨著光載微波信號(hào)調(diào)制技術(shù)和半導(dǎo)體光電子技術(shù)的發(fā)展，科研人員將光傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于光控相控雷達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)想得到了迅速發(fā)展。由于光載波的頻率極高，并且光線路具有穩(wěn)定傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，微波帶寬相對(duì)于光載波的頻率則非常小，在光控雷達(dá)系統(tǒng)中科研工作者渴望將光帶寬的優(yōu)勢(shì)最大限度的應(yīng)用到微波信號(hào)的傳輸領(lǐng)域。因而，研宄全光的微波信號(hào)傳輸解調(diào)技術(shù)具有重大的意義。目前，利用全光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)天線方向角的測(cè)量是一新型的研宄課題。
[0003]綜上所述，為了解決上述面臨的技術(shù)瓶頸，滿足光控相控雷達(dá)中的需求，基于全光交叉偏振調(diào)制的天線空間方向角度測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，其可解決光控相控雷達(dá)中的快速鑒別天線信號(hào)方向位置信息的困難問題，并且可以基于全光交叉偏振調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)天線空間方向角的初步測(cè)量。
[0005]本發(fā)明公開一種基于全光交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，包括:
[0006]一第一激光源，其用于輸出單模窄線寬激光源；
[0007]一第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器，其輸入端口 I與第一激光源的輸出端連接，用于對(duì)第一激光源進(jìn)行光電調(diào)制；
[0008]一偏振控制器，其輸入端與第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端連接，用于對(duì)第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制；
[0009]一第二激光源，用于輸出單模窄線寬激光源，并且其輸出波長與第一激光源的輸出波長差別越大越好；
[0010]一第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器，其輸入端口 I與第二激光源的輸出端連接，用于對(duì)第二激光源進(jìn)行光電調(diào)制；
[0011]一偏振控制器，其輸入端與第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端連接，用于對(duì)第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制；
[0012]一微波信號(hào)源，其用于輸出點(diǎn)頻微波信號(hào)；
[0013]—電親合器，其輸入端與微波信號(hào)源連接，其輸出端口 I與第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端口 2連接，用于將輸入微波信號(hào)等功率分成兩路輸出；
[0014]—微波移相器，其輸入端與電親合器的輸出端口 2連接，其輸出端與第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端口 2連接，用于對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行可調(diào)諧式移相；
[0015]一光耦合器，其輸入端口 I與偏振控制器的輸出端連接，其輸入端口 2與偏振控制器的輸出端連接，用于對(duì)兩路光信號(hào)進(jìn)行合路輸出；
[0016]一高非線性光纖，其輸入端與光耦合器的輸出端連接，用于對(duì)輸出的兩路調(diào)制光信號(hào)進(jìn)行交叉偏振效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)；
[0017]一偏振控制器，其輸入端與高非線性光纖的輸出端連接，用于對(duì)高非線性光纖輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制；
[0018]一光纖在線起偏器，其輸入端與偏振控制器的輸出端連接，用于對(duì)偏振態(tài)任意的光信號(hào)進(jìn)行投影偏振態(tài)輸出；
[0019]一光帶通濾波器，其輸入端與光纖在線起偏器的輸出端連接，用于對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行光帶通濾波；
[0020]一光電探測(cè)器，其輸入端與光帶通濾波器的輸出端連接，用于對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；
[0021]一偏置T，其輸入端與光電探測(cè)器的輸出端連接，用于對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行交流信號(hào)與直流信號(hào)的分離；
[0022]—電壓表，其輸入端與偏置T的輸出端連接，用于對(duì)電信號(hào)的電壓值進(jìn)行讀取。
[0023]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]該基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位方向角度測(cè)量。功耗低，并且兼容性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中:
[0026]圖1是本發(fā)明中基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明中基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)中高非線性光纖中非線性效應(yīng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種基于全光交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，包括:
[0029]一第一激光源1，其用于輸出單模窄線寬激光源；
[0030]一第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器2，其輸入端口 I與第一激光源I的輸出端連接，用于對(duì)第一激光源I進(jìn)行光電調(diào)制；
[0031]一偏振控制器3，其輸入端與第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器2的輸出端連接，用于對(duì)第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器2輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制；
[0032]一第二激光源4，用于輸出單模窄線寬激光源，并且其輸出波長與第一激光源I的輸出波長差別越大越好；
[0033]所述兩激光源I和4用于分別在高非線性光纖中產(chǎn)生四波混頻效應(yīng)的泵浦光和信號(hào)光，并且兩者的波長差別在光電探測(cè)器的帶寬之外，最好10GHz以上；
[0034]一第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器5，其輸入端口 I與第二激光源4的輸出端連接，用于對(duì)第二激光源4進(jìn)行光電調(diào)制；
[0035]其中所述的第一、第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器2、5為鈮酸鋰晶體。
[0036]所述的第一、第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器2、5主要是分別加載微波信號(hào)，在這里可以理解為是天線的接收信號(hào)。其中馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器5所加的微波信號(hào)為經(jīng)過移相器9移相后的結(jié)果，從而其上載有天線的接收信號(hào)的相位信息。
[0037]一偏振控制器6，其輸入端與第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器5的輸出端連接，用于對(duì)第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器5輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制；
[0038]一微波信號(hào)源7，其用于輸出點(diǎn)頻微波信號(hào)；
[0039]—電親合器8，其輸入端與微波信號(hào)源7連接，其輸出端口 I與第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器2的輸入端口 2連接，用于將輸入微波信號(hào)等功率分成兩路輸出；
[0040]—微波移相器9，其輸入端與電親合器8的輸出端口 2連接，其輸出端與第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器5的輸入端口 2連接，用于對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行可調(diào)諧式移相；
[0041]一光耦合器10，其輸入端口 I與偏振控制器3的輸出端連接，其輸入端口 2與偏振控制器6的輸出端連接，用于對(duì)兩路光信號(hào)進(jìn)行合路輸出；
[0042]一高非線性光纖11，其輸入端與光耦合器10的輸出端連接，用于對(duì)輸出的兩路調(diào)制光信號(hào)進(jìn)行交叉偏振效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)，該高非線性光纖11中產(chǎn)生四波混頻效應(yīng)與交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，該高非線性光纖11中交叉偏振調(diào)制效應(yīng)是基于入射的泵浦光信號(hào)偏振態(tài)產(chǎn)生的快軸，在對(duì)應(yīng)垂直方向上產(chǎn)生慢軸，該高非線性光纖11由任何性質(zhì)的非線性介質(zhì)代替。分別將天線接收的信號(hào)經(jīng)過第一、第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器2、5加載到兩光信號(hào)上經(jīng)過光耦合器10輸入給高非線性光纖11，在其中發(fā)生非線性效應(yīng):四波混頻效應(yīng)和交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，從而得到空閑光中加載有移相器9的相位信息；
[0043]一偏振控制器12，其輸入端與高非線性光纖11的輸出端連接，用于對(duì)高非線性光纖輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制；
[0044]一光纖在線起偏器13，其輸入端與偏振控制器12的輸出端連接，用于對(duì)偏振態(tài)任意的光信號(hào)進(jìn)行投影偏振態(tài)輸出；
[0045]一光帶通濾波器14，其輸入端與光纖在線起偏器13的輸出端連接，用于對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行光帶通濾波；
[0046]一光電探測(cè)器15，其輸入端與光帶通濾波器14的輸出端連接，用于對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，該所述光電探測(cè)器15產(chǎn)生的相位調(diào)制的微波信號(hào)中攜帶有高非線性光纖11中光傳輸快軸和光傳輸慢軸之間的相位差信息，該相位差信息是由信號(hào)光調(diào)制中的移相器9產(chǎn)生。
[0047]—偏置T16，其輸入端與光電探測(cè)器15的輸出端連接，用于對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行交流信號(hào)與直流信號(hào)的分離，該偏置T16在于提取直流信號(hào)，進(jìn)行電壓檢測(cè)，從電壓值反計(jì)算出相位信息。
[0048]—電壓表17，其輸入端與偏置T16的輸出端連接，用于對(duì)電信號(hào)的電壓值進(jìn)行讀取。其中經(jīng)過偏振控制器12和光纖在線起偏器13的聯(lián)合作用，使在高非線性光纖11中的泵浦光和信號(hào)光得到充分的作用，從而使空閑光中充分的被信號(hào)光中的相位信息調(diào)制；經(jīng)過光帶通濾波器14的帶通濾波作用，濾出上頻段的空閑光或者下頻段的空閑光；經(jīng)過光電探測(cè)器15對(duì)空閑光的光電轉(zhuǎn)換，得到帶有相位信息的微波信號(hào)；將帶有相位信息的微波信號(hào)輸入給偏置T16，偏置T16的功能就是將微波信號(hào)的直流項(xiàng)和交流項(xiàng)分別傳輸，直流項(xiàng)包含了最開始馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器5上加載的移相器的相位信息；將偏置T16的直流輸出端輸入給電壓表17，通過測(cè)量電壓值，反解出天線接收信號(hào)的相位信息。
[0049]圖2示出了基于全光交叉偏振調(diào)制的天線空間方向角度的測(cè)量系統(tǒng)的全光偏振調(diào)制的原理示意圖，其中主要是利用了高非線性光纖中的四波混頻效應(yīng)與交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，泵浦光輸入進(jìn)入高非線性光纖11中，在其中產(chǎn)生光調(diào)制快軸和光調(diào)制慢軸，該光調(diào)制快軸和光調(diào)制慢軸的區(qū)別主要是調(diào)制系數(shù)不同。通過偏振控制器12控制信號(hào)光的偏振態(tài)，使其與高非線性光纖11中產(chǎn)生的調(diào)制快軸和調(diào)制慢軸夾角45度，從而使輸入的信號(hào)光在高非線性光纖中分別實(shí)現(xiàn)在快軸和慢軸進(jìn)行相位調(diào)制。
[0050]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于全光交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，包括: 一第一激光源，其用于輸出單模窄線寬激光源； 一第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器，其輸入端口 I與第一激光源的輸出端連接，用于對(duì)第一激光源進(jìn)彳丁光電調(diào)制； 一偏振控制器，其輸入端與第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端連接，用于對(duì)第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制； 一第二激光源，用于輸出單模窄線寬激光源，并且其輸出波長與第一激光源的輸出波長差別越大越好； 一第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器，其輸入端口 I與第二激光源的輸出端連接，用于對(duì)第二激光源進(jìn)行光電調(diào)制； 一偏振控制器，其輸入端與第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端連接，用于對(duì)第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制； 一微波信號(hào)源，其用于輸出點(diǎn)頻微波信號(hào)； 一電耦合器，其輸入端與微波信號(hào)源連接，其輸出端口 I與第一馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端口 2連接，用于將輸入微波信號(hào)等功率分成兩路輸出； 一微波移相器，其輸入端與電親合器的輸出端口 2連接，其輸出端與第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端口 2連接，用于對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行可調(diào)諧式移相； 一光耦合器，其輸入端口 I與偏振控制器的輸出端連接，其輸入端口 2與偏振控制器的輸出端連接，用于對(duì)兩路光信號(hào)進(jìn)行合路輸出； 一高非線性光纖，其輸入端與光親合器的輸出端連接，用于對(duì)輸出的兩路調(diào)制光信號(hào)進(jìn)行交叉偏振效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)； 一偏振控制器，其輸入端與高非線性光纖的輸出端連接，用于對(duì)高非線性光纖輸出的光信號(hào)進(jìn)行偏振態(tài)控制； 一光纖在線起偏器，其輸入端與偏振控制器的輸出端連接，用于對(duì)偏振態(tài)任意的光信號(hào)進(jìn)行投影偏振態(tài)輸出； 一光帶通濾波器，其輸入端與光纖在線起偏器的輸出端連接，用于對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行光帶通濾波； 一光電探測(cè)器，其輸入端與光帶通濾波器的輸出端連接，用于對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 一偏置T，其輸入端與光電探測(cè)器的輸出端連接，用于對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行交流信號(hào)與直流信號(hào)的分離； 一電壓表，其輸入端與偏置T的輸出端連接，用于對(duì)電信號(hào)的電壓值進(jìn)行讀取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的第一、第二馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器為鈮酸鋰晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，其中高非線性光纖中產(chǎn)生四波混頻效應(yīng)與交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，該高非線性光纖由任何性質(zhì)的非線性介質(zhì)代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，其中偏置Tl在于提取直流信號(hào)，進(jìn)行電壓檢測(cè)，從電壓值反計(jì)算出相位信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，其中所述高非線性光纖中交叉偏振調(diào)制效應(yīng)是基于入射的泵浦光信號(hào)偏振態(tài)產(chǎn)生的快軸，在對(duì)應(yīng)垂直方向上產(chǎn)生慢軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光交叉偏振調(diào)制的空間方向角測(cè)量系統(tǒng)，其中所述光電探測(cè)器產(chǎn)生的相位調(diào)制的微波信號(hào)中攜帶有高非線性光纖中光傳輸快軸和光傳輸慢軸之間的相位差信息，該相位差信息是由信號(hào)光調(diào)制中的移相器產(chǎn)生。
【文檔編號(hào)】G01S3/14GK104483657SQ201410785343
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】孫文惠, 李偉, 王文亭, 王瑋鈺, 佟有萬, 劉建國, 祝寧華, 袁海慶 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所