本发明属于微波光子滤波技术领域，特别是涉及改变光源的波长间隔实现通带中心频率可调谐的微波光子滤波器。
背景技术：
微波光子滤波器不仅能实现数字电子微波滤波器使有用的微波信号顺利通过且抑制无用的噪声信号的功能，而且能够实现在光域内直接对射频信号的处理。微波光子滤波器在射频系统中具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰、重量轻和支持高采样频率等特点，因此被广泛应用于各个领域。目前各国的研究工作主要集中在设计新型微波光子滤波器结构以实现负和复抽头系数、Q值更高的频率响应、可调谐特性、可重构特性和更大的动态范围等。但设计出同时实现可调谐特性、可重构特性、高Q因子等多种特性的微波光子滤波器是比较困难的，许多关键技术问题尚待解决。
多波长激光器用做微波光子滤波器的光源，结构简单，降低了滤波器的复杂程度。激光器波长间隔可调，使得微波光子滤波器的自由频谱范围得以改变，实现其可调谐特性。引入光纤环后，改变可调谐延迟线的长度，可以实现滤波器的高Q值。因此可以同时实现微波光子滤波器的可调谐特性和高Q值。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有微波光子滤波器不能同时实现可调谐特性和高Q值的问题。光源采用波长间隔可调谐的多波长激光器，通过改变填充有温敏液体的高双折射光子晶体光纤周围的温度，多波长激光器产生了不同间隔的多波长激光，使微波光子滤波器具有不同的自由频谱范围，实现可调谐特性。通过引入光纤环，提高了微波光子滤波器的Q值，改善了滤波器的频率选择性。
该发明的技术方案为：
一种基于高双折射光子晶体光纤与光纤环的超宽带可调谐微波光子滤波器，该滤波器包括：波长间隔可调谐的多波长激光器、相位调制器、模拟信号发生器、由一个3dB耦合器和可调谐光纤延迟线组成的光纤环、单模光纤、光电探测器、频谱分析仪；
所述滤波器结构的连接关系：多波长激光器输出的多波长光源通过相位调制器与模拟信号发生器输出的射频信号发生调制，经过单模光纤和由一个3dB耦合器和可调谐光纤延迟线组成的光纤环传输后，到达光电探测器进行光电转换，光电探测器输出的电信号进入频谱分析仪进行分析。
进一步的，所述的多波长激光器包括泵浦光源，并通过一个波分复用器泵浦一段掺铒光纤；包括用于保证光的单向传输的光隔离器；包括用于调节光的偏振态偏的振控制器；包括用于稳频的单模光纤；包括用于输出产生的激光的耦合器；还包括两段高双折射光子晶体光纤。
进一步的，所述的泵浦光源为980nm泵浦光源，所述的波分复用器为980nm/1550nm的波分复用器。
进一步的，通过对高双折射光子晶体光纤中一个较大的空气孔进行液体填充，然后改变温度使其双折射率发生变化，进而影响其梳状谱形状导致输出光谱的波长间隔改变，最终改变滤波器通带中心频率的位置，实现可调谐；多波长激光器输出的信号光经相位调制器被模拟信号发生器发出的射频信号调制后送入到5km长的单模光纤和由一个3dB耦合器和可调谐光纤延迟线组成的光纤环中发生延迟，经光电探测器拍频后传输到频谱分析仪上观察现象。
进一步的，调节光纤环中的光可变延迟线，改变光纤环环长，从而实现滤波器的高Q值。
进一步的，根据对高双折射光子晶体光纤进行液体填充然后改变温度可以得到其双折射率由Δn1连续变化到Δn2，由于多波长激光器的波长间隔为其中λ为输入光的中心波长，Δn为高双折射光子晶体光纤的双折射率，L为高双折射光子晶体光纤的长度；当高双折射光子晶体光纤双折射率变化的时候多波长激光器的波长间隔Δλ会随之改变，输入信号光的波长间隔也会随之改变，起到了选频的作用；微波光子滤波器的自由频谱范围为其中T是由单模光纤的色散引入的延迟，其与自由频谱范围成倒数关系，D是单模光纤的色散系数，L是单模光纤的长度，Δλ是输入信号光的波长间隔，其中输入信号光波长间隔Δλ的变化会导致FSR的变化，而FSR的值就是滤波器第一个通带中心频率的位置，进而实现滤波器通带中心频率连续可调谐。
本发明的优点和有益效果：
本发明提出了一种连续可调谐的微波光子滤波器，结构简单且制作技术成熟，起到调谐作用的关键部位只需要对多波长激光器中的HB-PCF进行液体填充然后改变其温度即可。由于填充液体后的HB-PCF其双折射率对温度比较敏感，通过改变温度可以控制其双折射率的变化。本发明以此为切入点来实现滤波器通带中心频率的连续可调谐。该发明的微波光子滤波器，成本合适，操作技术成熟，灵活度高，动态响应范围大，因而具有一定的应用价值。
附图说明
图1为该微波光子滤波器结构图
图中：1.泵浦光源，2.波分复用器，3.掺铒光纤，4.偏振控制器，5.光隔离器，6.偏振控制器，7.高双折射光子晶体光纤，8.偏振控制器，9.高双折射光子晶体光纤10.单模光纤，11.输出端功率比为10:90耦合器，12.多波长激光器，13.输出端功率比为50:50耦合器，14.光谱仪15.相位调制器,16.模拟信号发生器，17.单模光纤，18.输出端功率比为50:50耦合器，19.光可变延迟线，20.光电探测器，21.频谱分析仪。
具体实施方式
实施例：
由附图1可知，本发明由波长间隔可调谐的多波长激光器12、相位调制器15、单模光纤17、光电探测器20、频谱分析仪21构成。多波长激光器12产生的多波长光源从输出端输出后，通过相位调制器15与模拟信号发生器16输出的射频信号发生调制，经过单模光纤17和由一个3dB耦合器18和可调谐光纤延迟线19组成的光纤环中发生延迟，到达光电探测器20进行光电转换，光电探测器20输出的电信号进入频谱分析仪21进行分析。
多波长激光器12包括泵浦光源1，并通过一个波分复用器2泵浦一段掺铒光纤3；包括用于保证光的单向传输的光隔离器5；包括用于调节光的偏振态偏的振控制器4、6；包括用于稳频的单模光纤10；包括用于输出产生的激光的耦合器11；还包括两段高双折射光子晶体光纤7、9。波长间隔可调谐的多波长激光器12结构中，980nm泵浦光源1通过一个980nm/1550nm的波分复用器2泵浦一段掺铒光纤3，光隔离器5保证光的单向传输，偏振控制器4、6调节光的偏振态，单模光纤10具有稳频的作用，产生的激光由耦合器11输出功率占10％的端口输出。
对多波长激光器12中的高双折射光子晶体光纤7、9进行了液体填充，填充时，选择高双折射光子晶体光纤7、9中一个较大的空气孔进行液体填充，其余空气孔不进行填充，并通过改变高双折射光子晶体光纤11周围的温度，使其双折射率发生改变，最终改变滤波器通带中心频率的位置，实现可调谐；多波长激光器12输出的信号光经相位调制器15被模拟信号发生器16发出的射频信号调制后送入到5km长的单模光纤17和由一个3dB耦合器18和可调谐光纤延迟线19组成的光纤环中发生延迟，经光电探测器20拍频后传输到频谱分析仪21上观察现象。
本发明填充液体为温敏液体，当使高双折射光子晶体光纤周围的温度变化时，温敏液体的折射率会改变，进而改变了高双折射光子晶体光纤的双折射，最终使多波长激光器输出波长间隔可调谐的多波长激光。改变填充了温敏液体的高双折射光子晶体光纤的温度，使得其双折射率在Δn1到Δn2范围内可调，多波长激光器12产生多波长激光的波长间隔为其中λ为输入光的中心波长，Δn为高双折射光子晶体光纤7、9的双折射，l为高双折射光子晶体光纤7、9的有效长度，因此当有效长度l固定时，只要使光子晶体光纤的双折射发生变化，就可以使输出多波长激光的波长间隔Δλ也随之改变。高双折射光子晶体光纤7、9周围的温度变化范围为20℃～80℃。
微波光子滤波器的自由频谱范围为其中T是由单模光纤17的色散引入的延迟，其与自由频谱范围成倒数关系，D是单模光纤17的色散系数，L是单模光纤17的长度，Δλ是输入信号光的波长间隔。可见，输入信号光波长间隔Δλ的变化会导致FSR的变化，所以此方案可实现滤波器通带中心频率的调谐。
当多波长激光器产生的激光波长间隔可调谐时，不同的波长间隔使微波光子滤波器具有不同的自由频谱范围，实现微波光子滤波器的可调谐特性。
微波光子滤波器结构中，耦合器11两个输出端的功率比为10:90，多波长激光器12产生的激光由耦合器11输出功率占10％的端口输出。掺铒光纤3的长度为4m，掺杂浓度为400ppm；光子晶体光纤7、9的长度为0.1m，0.06m；单模光纤10的长度为5km；单模光纤17的长度为5km
本发明提出的微波光子滤波器主要包括两部分结构，波长间隔可调谐的多波长激光器和光纤环。通过改变填充了温敏液体的光子晶体光纤周围的温度，使多波长激光器输出不同波长间隔的激光，从而改变了滤波器的自由频谱范围，实现可调谐特性。调节光纤环中的光可变延迟线，改变光纤环环长，从而实现滤波器的高Q值，提高了频率选择性。本发明结构简单，操作灵活，成本较低，适用于通信、雷达、工业生产等领域。
应当明确的是，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，按本发明构思所做出的显而易见的改进和修饰都应该在本发明的保护范围之内。