半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置與方法
【專利摘要】半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，包括直流源(100)、半導(dǎo)體光放大器(101)、光隔離器(102)、光濾波器(103)、光放大器(104)、馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x(105)、光纖(111)、光電探測(cè)器(112)，電放大器(113)和耦合器(114)并依次連接；從馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x(105)輸出信號(hào)光經(jīng)光纖后進(jìn)入到光電探測(cè)器，經(jīng)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)入到的電放大器，放大后的電信號(hào)經(jīng)耦合器分出兩束信號(hào)，一束進(jìn)入到調(diào)制器，另一路信號(hào)作為微波信號(hào)(115)輸出。本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置與方法，使用半導(dǎo)體光放大器獲得寬帶自發(fā)輻射譜，可以獲得寬帶的高頻微波信號(hào)。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置與方法，主要應(yīng)用于 無(wú)線傳感網(wǎng)、光纖通信及微波光子學(xué)等【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 科技的高速發(fā)展使得信息的交互量飛速增加，通信的容量劇增，個(gè)人或終端對(duì)帶 寬的需求似乎永無(wú)滿足，接入的靈活、便捷也成為不可缺少的要素。因此，無(wú)線與寬帶成為 通信和信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。寬帶的要求在有線傳輸或接入上由光纖給出了優(yōu)良的解決方 案，而靈活性的提升還需依靠無(wú)線通信方式的天生優(yōu)勢(shì)，與此同時(shí)，要盡可能保證通信的容 量。為提高無(wú)線通信系統(tǒng)的帶寬并實(shí)現(xiàn)高速通信，必然要采用更高頻率且有足夠質(zhì)量保證 的高頻載波，因此高頻載波源或微波源在通信與信息系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。另外， 高頻微波信號(hào)源在現(xiàn)代多個(gè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，例如，雷達(dá)系統(tǒng)、超寬帶脈沖無(wú)線電系 統(tǒng)、光電測(cè)量、探測(cè)以及成像等領(lǐng)域。因此，高質(zhì)量的可調(diào)微波信號(hào)在雷達(dá)、傳感和無(wú)線通 信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在光纖系統(tǒng)中，傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)會(huì)受到光纖色散等因素的 影響而發(fā)生畸變和失真，且微波頻率越高受到的影響越大。目前獲得微波信號(hào)的產(chǎn)生主要 集中在光注入，光鎖相，外調(diào)制器倍頻及光電振蕩器等方法上，取得了一定的成果。如高士 明等提出的發(fā)明專利，授權(quán)號(hào)：CN20081006124. 7,采用微波源和電光調(diào)制器的方法獲得了 11GHz的微波信號(hào)。有的學(xué)者提出了通過(guò)布里淵散射，結(jié)合光外差法獲得微波信號(hào)的方案， 如傅嬌嬌等提出的發(fā)明專利，授權(quán)號(hào)：CN200910155858. 4,采用布里淵散射與泵浦光的差頻 獲得微波信號(hào)，王如剛等人提出的發(fā)明專利（公布號(hào)：CN102856778A)，采用布里淵散射方 法獲得可調(diào)諧微波信號(hào)。但是，這些產(chǎn)生微波信號(hào)的可調(diào)諧范圍較小，限制其在雷達(dá)等領(lǐng)域 的應(yīng)用，且系統(tǒng)比較復(fù)雜，增加了系統(tǒng)的成本，而且系統(tǒng)的體積都比較大，不適用于目前小 型化和高集成化的發(fā)展趨勢(shì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn)，為了獲得高頻寬帶可調(diào)諧的微波信號(hào) 等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置與方法，提出的裝置 與方法不僅能夠產(chǎn)生高頻微波信號(hào)，而且能夠獲得多帶寬可調(diào)諧的微波信號(hào)源。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特 征是包括直流源100、半導(dǎo)體光放大器101、光隔離器102、光濾波器103、光放大器104、馬 赫曾德?tīng)柛缮鎯x105、光纖111、光電探測(cè)器112,電放大器113和耦合器114并依次連接； 馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x105的構(gòu)成是，其中第二耦合器106、長(zhǎng)度可調(diào)光纖延遲線107、可調(diào)衰減 器108、第三耦合器109依次連接構(gòu)成一分臂，調(diào)制器110并聯(lián)第二耦合器106與第三耦合 器109兩輸出端之間構(gòu)成另一分臂；從馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x105輸出信號(hào)光經(jīng)光纖111后進(jìn) 入到光電探測(cè)器112,經(jīng)光電探測(cè)器112轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)入到的電放大器113,放大后的電 信號(hào)經(jīng)稱合器114分出兩束信號(hào)，一束進(jìn)入到調(diào)制器110,另一路信號(hào)作為微波信號(hào)115輸 出。
[0005] 所述的光濾波器103是寬帶光濾波器，其作用是使半導(dǎo)體光放大器101的自發(fā)輻 射譜平坦化。
[0006] 所述的光源為半導(dǎo)體光放大器101的輸出的寬帶光譜，也可以是其它結(jié)構(gòu)的寬帶 光源。
[0007] 所述微波信號(hào)的可調(diào)諧性，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)光延遲線107的長(zhǎng)度來(lái)獲得可調(diào)諧的微 波信號(hào)。
[0008] 所述光電探測(cè)單元112可以是平衡探測(cè)器，也可以是其它種類的光電探測(cè)器。
[0009] 所述可調(diào)光纖延遲線107也可以使用其它具有調(diào)節(jié)馬赫澤德?tīng)柛缮鎯x105臂長(zhǎng)的 器件。
[0010] 所述光纖111可以是普通單模光纖，也可以是其它具有大色散數(shù)值的色散位移光 纖等中的一種。
[0011] 所述調(diào)制器110可以是相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器或者偏振調(diào)制器等的一種。
[0012] 所述可調(diào)衰減器108的作用是為了平衡馬赫澤德?tīng)柛缮鎯x105兩個(gè)分臂的功率 值。
[0013] 半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)光延遲線107長(zhǎng)度， 控制馬赫澤德?tīng)柛缮鎯x的兩個(gè)臂長(zhǎng)，從而產(chǎn)生共振頻率，輸出微波信號(hào)的頻率是由馬赫澤 德?tīng)柛缮鎯x兩個(gè)分臂（兩個(gè)環(huán)形腔）的長(zhǎng)度決定，所述微波信號(hào)的可調(diào)諧性，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào) 光延遲線107的長(zhǎng)度來(lái)獲得可調(diào)諧的微波信號(hào)。具體可以描述為：
[0014] 當(dāng)不考慮反饋，且若調(diào)制器110被頻率為Ω的微波信號(hào)所驅(qū)動(dòng)，那么調(diào)制器110 輸出的光信號(hào)強(qiáng)度可以表不為：

【權(quán)利要求】
1. 半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特征是包括直流源（100)、半導(dǎo) 體光放大器（101)、光隔離器（102)、光濾波器（103)、光放大器（104)、馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x (105)、光纖（111)、光電探測(cè)器（112)，電放大器（113)和耦合器（114)并依次連接；馬赫曾 德?tīng)柛缮鎯x（105)的構(gòu)成是，其中第二耦合器（106)、長(zhǎng)度可調(diào)光纖延遲線107)、可調(diào)衰減 器（108)、第三耦合器（109)依次連接構(gòu)成一分臂，調(diào)制器（110)并聯(lián)第二耦合器（106)與 第三耦合器（109)兩輸出端之間構(gòu)成另一分臂；從馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x（105)輸出信號(hào)光經(jīng) 光纖（111)后進(jìn)入到光電探測(cè)器，經(jīng)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)入到的電放大器（113)，放 大后的電信號(hào)經(jīng)耦合器（114)分出兩束信號(hào)，一束進(jìn)入到調(diào)制器，另一路信號(hào)作為微波信 號(hào)（115)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特征在于： 所述的光源為半導(dǎo)體光放大器的輸出的寬帶光源或其它的寬帶光源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特征在于： 所述的光濾波器是寬帶光濾波器，使半導(dǎo)體光放大器的自發(fā)輻射譜平坦化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特征在于： 所述可調(diào)光纖延遲線用其它具有調(diào)節(jié)馬赫澤德?tīng)柛缮鎯x臂長(zhǎng)的延遲線陣列代替。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特征在于： 所述光電探測(cè)單元112是平衡探測(cè)器或其它種類的光電探測(cè)器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特征在于： 所述光纖是普通單模光纖，或是其它具有大色散數(shù)值的色散位移光纖等中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的裝置，其特征在于： 所述調(diào)制器是相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器或者偏振調(diào)制器的一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的裝置的產(chǎn)生可調(diào)諧微波信號(hào)源的方法，其特征在于： 半導(dǎo)體光放大器產(chǎn)生的自發(fā)輻射光譜進(jìn)入到光隔離器，從光隔離器輸出的信號(hào)光經(jīng)光濾波 器濾波后進(jìn)入到光放大器中，經(jīng)光放大器放大后的信號(hào)光進(jìn)入馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x；從馬赫 曾德?tīng)柛缮鎯x輸出信號(hào)光經(jīng)光纖后進(jìn)入到光電探測(cè)器，經(jīng)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)入到 的電放大器，放大后的電信號(hào)經(jīng)耦合器分出兩束信號(hào)，一束進(jìn)入到調(diào)制器，另一路信號(hào)作為 微波信號(hào)輸出；通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)延遲線的長(zhǎng)度，控制馬赫澤德?tīng)柛缮鎯x的兩個(gè)分臂臂長(zhǎng)，獲得 可調(diào)諧的微波信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的方法，其特征在于： 耦合器的80%信號(hào)輸出端口進(jìn)入到相位調(diào)制器的射頻輸入端口進(jìn)行循環(huán)，微波信號(hào)經(jīng)耦合 器的20%端口輸出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體光放大器的可調(diào)諧微波信號(hào)源的方法，其特征在于： 所述可調(diào)衰減器用于平衡馬赫澤德?tīng)柛缮鎯x兩個(gè)分臂的功率值。
【文檔編號(hào)】H04B10/516GK104113378SQ201410232090
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】王吉林, 夏菽蘭, 王如剛, 陳榮, 紀(jì)正飚 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院