一种基于多波长光纤激光器与啁啾布拉格光栅的微波光子滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微波光子滤波器领域，特别是自由频谱范围倍增的微波光子滤波器。
【背景技术】
[0002] 微波光子学作为一门新兴学科，在光信号处理与微波工程之间建立了一座互通的 桥梁。微波光子学在低损耗、抗电磁干扰、宽带处理、可重构性与可调谐性等方面与传统电 子学方法相比存在显著优势，突破了电子设备的瓶颈，在近几年吸引了更多学者的关注。光 学微波信号处理、光生微波、光控相控阵列天线、光载无线是微波光子学的不同应用，微波 光子滤波器由于其独特的性质，在射电天文学与雷达系统中有显著应用。
[0003] 采用延迟线结构的微波光子滤波器是最基本的一种滤波器结构，多波长光源通过 光电调制器将射频信号调制到每个光载波上，载波通过延时线部分处理，之后通过光电探 测器的非相干转换输出。激光器阵列作为多波长光源可实现滤波器的可调谐性与可重构 性，但需要多个激光器，结构复杂，成本较高。多波长激光器作为光源可有效的降低微波光 子滤波器系统的复杂度，节约成本。对光源进行整形可有效改善滤波器的频率响应，延时单 元中引入啁啾布拉格光栅可以增大自由频谱范围。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的主要是解决现有微波光子滤波器存在的自由频谱范围小的问题，提 出了一种基于多波长光纤激光器与啁啾布拉格光栅的微波光子滤波器，在结构中利用功率 稳定的多波长激光器输出作为光源，降低了系统的复杂度，使用光谱整形器对输出光源进 行切趾，改变了光源抽头系数。在光纤布拉格光栅阵列作为延时单元的基础上，引入啁啾布 拉格光栅，利用光纤布拉格光栅阵列和啁啾布拉格光栅对延时的影响，在不改变主旁瓣抑 制比和精细度的情况下扩大了自由频谱范围。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] -种基于多波长光纤激光器与啁啾布拉格光栅的微波光子滤波器，其特征在于： 包括多波长光纤激光器、光谱整形器、1:99光耦合器C、光谱分析器、相位调制器、射频信号 发生器、光环形器A、啁啾布拉格光栅、光环形器B、光纤布拉格光栅阵列、光电探测器、射频 信号分析器。
[0007] 其中，由多波长光纤激光器输出的多波长激光经光谱整形器整形后进入光耦合器 C，光親合器C两个输出端的功率比为1:99,1 %的光经光親合器进入光谱分析仪，观察激光 器输出的谱形，99 %的光经耦合器进入相位调制器将射频信号发生器产生的射频信号调制 到光上，载有射频信号的光载波从光环形器A的第一个端口进入，经第二个端口的啁啾布 拉格光栅反射后，从第三个端口出射进入另一光环形器B，经其第二个端口的光纤布拉格光 栅阵列反射后，从第三个端口出射，经光电探测器实现光信号到电信号的转换，转换的电信 号进入射频信号分析器进行分析。
[0008] 多波长光纤激光器包括作为泵浦的掺铒光纤放大器、抑制腔内模式竞争并提高输 出激光的稳定性的单模光纤、保证激光在环形腔内单向传输的光隔离器、用来优化激光的 偏振态的偏振控制器B、用于多波长激光输出的耦合器和用于对波长选择和功率切趾作用 的Sagnac环，親合器两个输出端的功率比为10:90,多波长光纤激光器产生的激光由f禹合 器B输出功率占10%的端口输出。
[0009] 其中，Sagnac环由保偏光纤、偏振控制器A、耦合器A构成，优选耦合器A两个输出 端的功率比为50:50。单模光纤长度的取值范围为3- 25km，保偏光纤长度的取值范围为 4一15m，其双折射系数为5. 1 X 10_4。
[0010] 进一步的，选取单模光纤长度取值为15km，保偏光纤长度取值为11m。
[0011] 光谱整形器连接在多波长光纤激光器的输出端来对输出激光功率进行切趾，改变 各抽头的系数，光谱整形器的窗函数选择汉宁窗。
[0012] 啁啾布拉格光栅的色散斜率为2. lns/nm。光纤布拉格光栅阵列相邻光栅的中心 距离相等，间隔为〇. 2m。多波长光纤激光器产生的激光中心波长为1545nm，波长间隔为 0? 43nm ;光纤布拉格光栅阵列中各光栅的反射波长分别为1543. 3nm、1543. 7nm、1544. 2nm、 1544. 6nm、1545. Onm、1545. 4nm、1545. 8nm、1546. 3nm、1546. 7nm，对应于相应的多波长激光 输出位置，且反射率均为100%。
[0013] 本发明的优点和有益效果：
[0014] 本发明提出了一种基于多波长光纤激光器与啁啾布拉格光栅的微波光子滤波器。 利用多波长激光输出作为光源，降低了结构的复杂度。在光纤布拉格光栅阵列为延时单元 的基础上，与啁啾光纤布拉格光栅结合，通过合理控制光纤布拉格光栅阵列距离及啁啾布 拉格光栅色散斜率，能实现自由频谱范围的扩增，同时主旁瓣抑制比保持不变。啁啾布拉格 光栅也可应用于其他微波光子滤波器的延时单元中，以进一步减小延时差，从而扩大自由 频谱范围。
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【附图说明】
[0016] 图1为该微波光子滤波器结构示意图。
[0017] 图2为多波长光纤激光器的波长输出图。
[0018] 图3为该滤波器引入啁啾布拉格光栅前后频率响应图。
[0019] 图1中：1.掺铒光纤放大器，2.单模光纤，3.保偏光纤，4.光隔离器，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环，10.多波长光纤激光器，11.光 谱整形器，12.光耦合器C，13.光谱分析仪，14.相位调制器，15.射频信号发生器，16.光环 形器A，17.啁啾布拉格光栅，18.光环形器B，19.光纤布拉格光栅阵列，20.光电探测器， 21.射频信号分析器。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示，本发明包括多波长光纤激光器10、光谱整形器11、1:99光耦合器 C12、光谱分析器13、相位调制器14、射频信号发生器15、光环形器A16、啁啾布拉格光栅17、 光环形器B18、光纤布拉格光栅阵列19、光电探测器20、射频信号分析器21。其中，多波长 光纤激光器10包括掺铒光纤放大器1、单模光纤2、光隔离器4、偏振控制器B6、耦合器8和 由保偏光纤3、偏振控制器5、親合器A7构成的Sagnac环9。其连接关系为：由掺铒光纤放 大器1、单模光纤2、光隔离器4、偏振控制器B6、光耦合器B8、Sagnac环9相连接构成的多 波长光纤激光器10产生多波长激光从光耦合器B8输出，经光谱整形器11整形后进入光耦 合器C12,光耦合器C12两个输出端的功率比为1:99,1 %的光经光耦合器C12进入光谱分 析仪13,观察激光器输出的谱形，99%的光经光耦合器C12进入相位调制器14,将射频信号 发生器15产生的射频信号调制到光上，载有射频信号的光载波从光环形器A16的第一个端 口进入，经第二个端口的啁啾布拉格光栅17反射后，从第三个端口出射进入另一光环形器 B18,经其第二个端口的光纤布拉格光栅阵列19反射后，第三个端口出射，经光电探测器20 实现光信号到电信号的转换，转换的电信号进入射频信号分析器21进行分析。
[0021] 本发明中，多波长光纤激光器10作为滤波器的光源来产生多抽头。其结构中，掺 铒光纤放大器1作泵浦，单模光纤2抑制腔内模式竞争并提高输出激光的稳定性，光隔离器 4保证激光在环形