一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置的制造方法

文档序号:10712972
一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置的制造方法
【专利摘要】一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置,属于光电子学相位编码技术领域。所述装置包括:相位调制器,用于将电信号通过调制载波进行双边带调制;电光波导法珀腔,用于通过方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过;探测器,用于将探测到的所述载波和上边带信号、或所述载波和下边带信号进行光电转换得到相位编码信号。本发明通过方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理可以实现对信号的快速选择,以便快速的生成相位编码信号,且生成的编码信号编码速率快,另外,由于结构简单降低了生成相位编码信号的成本和能耗。
【专利说明】
一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置,属于光电子学相位编码技术领域。
【背景技术】
[0002]相位编码技术是脉冲压缩的一种手段,在雷达系统中具有重要应用。现有的电光子学相位编码技术如基于受激布里渊散射、基于可调谐激光器和布拉格光栅等系统对光源的强度、可调谐性要求较高,而且系统体积大、能耗高,这些都限制了基于电光子学的相位编码技术在雷达系统的应用。

【发明内容】

[0003]本发明提供了一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置,以解决现有技术中电光子学相位编码技术对光源的强度、可调谐性要求高,且系统体积大、能耗高的问题,为此本发明采用如下的技术方案:
[0004]—种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置,包括:
[0005]相位调制器,用于将电信号通过调制载波进行双边带调制;
[0006]电光波导法珀腔,用于通过方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过;
[0007]探测器,用于将探测到的所述载波和上边带信号、或所述载波和下边带信号进行光电转换得到相位编码信号。
[0008]本发明所述的基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置通过方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理可以实现对信号的快速选择,以便快速的生成相位编码信号,且生成的编码信号编码速率快,另外,由于结构简单降低了生成相位编码信号的成本和能耗。
【附图说明】
[0009]图1为本发明实施例所述的一相位编码信号的生成方法的流程示意图;
[0010]图2为本发明实施例所述的一基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置的结构示意图;
[0011]图3为本发明实施例所述的另一基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置的结构示意图;
[0012]图4为本发明实施例所述的一基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置中电光波导法珀腔220的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0014]本【具体实施方式】提供了一种相位编码信号的生成方法,如图1所示,包括:
[0015]S110、将电信号通过调制载波进行双边带调制。
[0016]具体地,调制载波通过单色激光器产生,调制载波可以为单频光信号,振幅和波长不作限定。作为可选的,电信号可以通过信号源产生,电信号的频率应为0.5*半高全宽+η*自由光谱范围,其中η为正整数,电光波导法珀腔的自由光谱范围FSR=c/2nL,式中c为激光波长,η为介质折射率,L为腔长;电信号的振幅应该满足小信号调制,即调制后产生的边带只需要考虑一阶边带,二阶或以上边带可以忽略。
[0017]S120、通过方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过。
[0018]具体地,所述方波控制信号通过方波信号的电压控制电光波导法珀腔的滤波函数移动对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过。
[0019]作为可选的,在电光波导法珀腔上施加方波控制信号,该方波控制信号通过方波的高低电平Vl和V2来实现。通过将步骤SllO双边带调制后的信号进行失谐滤波处理能够抑制掉其中一个边带,以产生电信号,故通过改变电光波导法珀腔的滤波函数位置可以实现失谐滤波处理,当方波控制信息控制电压为Vl时,双边带调制后的信号产生的上边带信号被抑制,使得载波和下边带信号通过;当方波控制信息控制电压为V2时,双边带调制后的信号产生的下边带信号被抑制,使得载波和上边带信号通过,由于载波和上边带信号、或载波和下边带信号的相位刚好相差^那么,探测器探测到的信号就会出现η相移。
[0020]S130、将探测到的所述载波和上边带信号、或所述载波和下边带信号进行光电转换得到相位编码信号。
[0021]具体地,探测所述载波与失谐滤波处理后的上边带信号的差频信号,将所述差频信号进行光电转换得到相位编码信号;或,
[0022]探测所述载波与失谐滤波处理后的下边带信号的差频信号,将所述差频信号进行光电转换得到相位编码信号
[0023]举例对本发明实施例进行说明如下:
[0024]当电信号v(t)=VCOS(Wt),调制载波的角频率为Wc时,经过调制载波进行双边带调制后的光场为:
[0025]Ei(t) =Ji(Pjt) cos[ (wc-w)t+3r/2 ]+Jo(^it) cos( Wet)+Ji (0Jt)cos[ (wc+w)t+3r/2]
[0026]其中β= ν/νπ,νπ为相位调制器的半波电压,J为贝塞尔函数,上式中前两项产生的差频信号为:ii(t)=aJQ(0Ji) J1(Pjt)Cos[wt-Ji/2],式中α表示探测器的响应度;后两项产生的差频信号为:i2(t)=aJ()(βJτ)J1(βJτ)C0S[wt+:π/2]。由于El(t)公式中的第一项和第三项产生的信号较小可以忽略,故Mt)和i2(t)大小相同方向相反,因此探测器探测到的信号为O。iEi(t)公式中的三项产生的信号频率不同时,可以进行失谐滤波处理,使在EKt)公式中的三项前面分别乘以系数0、0.5、1,那么光场变为:
[0027]Ei(t) = 0.5Jo (βπ) cos (wct)+Ji(^it) cos [ (wc+w)t+3r/2]
[0028]产生的差频信号为:i2(t)。
[0029]同理,如果通过失谐滤波处理,使EKt)公式中的三项前面分别乘以系数1、0.5、0,那么光场变为:
[0030]Ei(t) =Ji(Pjt) cos[ (wc-w)t+3r/2]+0.5Jo(03r)cos(wct)
[0031 ]产生的差频信号为:ii(t) =0。
[0032]本发明实施例通过方波信号的电压控制电光波导法珀腔进行失谐滤波处理,可以实现0、0.5、1和1、0.5、0之间的切换,则输出的电信号在11(〖)和12(0之间切换,在切换过程中就会产生η突变,即进行了一次编码。
[0033]当电信号的频率小于自由光谱范围时,电信号的频率信号频率在半高全宽的一半附近时失谐效果比较好。太小的话不能保证滤掉另一个边带,太大的话载波被滤掉信号变小。由于法珀腔透射谱的周期性,电信号的频率在半高全宽(吸收谱带高度最大处高度为一半时谱带的全宽)的一半加上自由光谱范围的整数倍时也可以出现相位编码效果。因此该系统能够产生一系列分立频率(0.5*半高全宽+η*自由光谱范围)的编码信号,相位编码的频率由方波控制信号决定,可以到IMHz,电信号的频率可以是0.5*半高全宽+η*自由光谱范围。电光波导法珀腔的响应时间在ns量级,可以在电信号突变的同时完成相移。
[0034]本发明实施例还提供了一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置,如图2所示,包括:
[0035]相位调制器210,用于将电信号通过调制载波进行双边带调制;
[0036]电光波导法珀腔220,用于通过方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过;
[0037]探测器230,用于将探测到的所述载波和上边带信号、或所述载波和下边带信号进行光电转换得到相位编码信号。
[0038]进一步,作为可选的,如图3所示,还可以包括:
[0039]单色激光器310,用于产生所述调制载波。
[0040]作为可选的,电光波导法珀腔220,具体用于通过方波控制信号通过方波信号的电压控制电光波导法珀腔的滤波函数移动对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过。
[0041]探测器230,具体用于探测器探测所述载波与失谐滤波处理后的上边带信号的差频信号,将所述差频信号进行光电转换得到相位编码信号;或,具体用于探测所述载波与失谐滤波处理后的下边带信号的差频信号,将所述差频信号进行光电转换得到相位编码信号。
[0042]本发明所述的装置还可以包括:控制处理电路320,用于产生所述方波控制信号,作为可选的,其也可以对探测器230得到的相位编码信号进行进一步后续处理。
[0043]如图3所示,本发明实施例中单色激光器310输出的光信号与电信号通过相位调制器210进行双边带调制后输出的光信号送入电光波导法珀腔220,电光波导法珀腔220通过控制处理电路320产生的方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理后输出的光信号送入探测器230,探测器230探测器探测所述载波与失谐滤波处理后的上边带信号的差频信号,将所述差频信号进行光电转换得到相位编码电信号送入控制处理电路320进行后续处理。
[0044]如图4所示,所述的微波信号的频率测量装置中所述电光波导法珀腔220的结构可以包括:腔体外部设置的用于将光信号输入波导430的输入光纤410和用于将光信号输出波导430的输出光纤420,腔体内部设置的用于限制光信号传播方向的波导430、用于给波导施加电场以改变波导430折射率的下电极440、用于接地的上电极450以及腔体基底材料铌酸锂460,所述波导430横向贯穿于腔体内部,所述腔体的左腔壁和右腔壁均设置有用于使光信号在波导内来回反射以构成法珀腔的高反膜470,所述输入光纤410与波导430之间的耦合区域以及输出光纤420与波导430之间的耦合区域均采用固化剂480固定。
[0045]本【具体实施方式】提供了一种相位编码信号的生成方法及装置通过电光波导法珀腔对边带信号进行快速选择切换,以便快速的生成相位编码信号,且生成的编码信号编码速率快,由于本发明所述的方法和装置结构简单,故降低了生成相位编码信号的成本。同时,本发明实施例生成的相位编码信号可以产生高达IMHz编码速率,并且载波频率可以在大区间内可调。另外,由于本装置的工作电压小于10V,故有效的降低了能耗。
[0046]本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种基于电光法珀腔的相位编码信号生成装置,其特征在于,包括: 相位调制器,用于将电信号通过调制载波进行双边带调制; 电光波导法珀腔,用于通过方波控制信号对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过; 探测器,用于将探测到的所述载波和上边带信号、或所述载波和下边带信号进行光电转换得到相位编码信号。2.根据权利要求1所述的生成装置,其特征在于,还包括: 单色激光器,用于产生所述调制载波。3.根据权利要求1所述的生成装置,其特征在于,所述电光波导法珀腔,具体用于通过方波控制信号通过方波信号的电压控制电光波导法珀腔的滤波函数移动对双边带调制后的信号进行失谐滤波处理,以选择载波和上边带信号通过,或选择载波和下边带信号通过。4.根据权利要求1所述的生成装置,其特征在于,所述探测器,用于探测器探测所述载波与失谐滤波处理后的上边带信号的差频信号,将所述差频信号进行光电转换得到相位编码信号;或, 用于探测所述载波与失谐滤波处理后的下边带信号的差频信号,将所述差频信号进行光电转换得到相位编码信号。5.根据权利要求1-4任一项所述的生成装置,其特征在于,还包括: 控制处理电路,用于产生所述方波控制信号。6.根据权利要求1-4任一项所述的生成装置,其特征在于,所述电光波导法珀腔的结构包括:腔体外部设置的用于将光信号输入波导的输入光纤和用于将光信号输出波导的输出光纤,腔体内部设置的用于限制光信号传播方向的波导、用于给波导施加电场以改变波导折射率的下电极、用于接地的上电极以及腔体基底材料铌酸锂,所述波导横向贯穿于腔体内部,所述腔体的左腔壁和右腔壁均设置有用于使光信号在波导内来回反射以构成法珀腔的高反膜,所述输入光纤与波导之间的耦合区域以及输出光纤与波导之间的耦合区域均采用固化剂固定。
【文档编号】G01S7/282GK106093879SQ201610416164
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月8日 公开号201610416164.1, CN 106093879 A, CN 106093879A, CN 201610416164, CN-A-106093879, CN106093879 A, CN106093879A, CN201610416164, CN201610416164.1
【发明人】张勇, 赵远, 于梦, 刘丽萍, 丁子喻, 董美慧, 程贵玉
【申请人】哈尔滨工业大学
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