微波脉冲产生系统、方法及存储介质

本发明涉及微波光子，尤其涉及一种微波脉冲产生系统、方法及存储介质。

背景技术：

1、光电振荡器使用光电混合谐振腔替代传统微波谐振腔，得益于电光调制技术与光纤低损耗特性，实现了高品质因数的闭环回路，并且光电混合谐振腔的品质因数不随振荡频率的增大而降低，被认为是未来微波信号产生的一种优良方案。光电振荡器的工作原理是基于正反馈原理，即将振荡信号通过光电混合路径反馈到输入端形成闭合回路。具体来说，光电振荡器中的光电探测器将光信号转换为电信号，电信号经由电放大器放大和电带通滤波器滤波后，通过电光调制器反馈回输入端，与原本的振荡信号进行耦合产生新的振荡信号，从而形成振荡的循环。当光电振荡器开环增益大于1，并且振荡信号满足相位匹配条件时，可以得到稳定的微波信号。然而传统的光电振荡器只能产生连续的、频率单一的微波信号，不太适用于一些特殊的应用场景如多普勒雷达等。为了满足多普勒雷达等应用中对微波窄脉冲序列的要求，公开号为cn 111342332a的中国发明专利公开了一种主动锁模光电振荡器，公开号为cn 1 1 4 2 8 4 8 3 9a的中国发明专利公开了一种基于注入锁定的主动锁模光电振荡器来产生微波脉冲。但是上述两种方案产生的微波脉冲信号宽度受限于外部注入光电振荡器的微波信号频率，对于高分辨率雷达，目前已有的主动锁模光电振荡器产生的微波脉冲仍存在脉冲过宽的问题，现有的技术方案亟需优化改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种微波脉冲产生系统、方法及存储介质，能够解决现有光电振荡器产生微波脉冲的脉冲宽度过宽问题。

2、第一方面，提供了一种微波脉冲产生系统，所述系统包括激光器、调制器、可饱和吸收体、光电探测器、电放大器、电带通滤波器电耦合器和射频信号源，所述激光器、所述调制器、所述可饱和吸收体、所述光电探测器、所述电放大器、所述电带通滤波器和所述电耦合器依次连接，且所述电耦合器与所述调制器连接，以形成闭合的光电振荡回路，所述调制器还与射频信号源连接；其中，

3、所述激光器，用于产生光载波；

4、所述射频信号源，用于产生调制微波信号对光载波进行调制；

5、所述调制器，用于将所述射频信号源传输的调制微波信号调制到所述光载波，形成调制光信号；

6、所述可饱和吸收体，用于对所述调制光信号进行非线性吸收，并输出吸收处理后的光信号；

7、所述光电探测器，用于将所述吸收处理后的光信号进行光电转换，形成光电流，并输出微波信号；

8、所述电放大器，用于将所述光电探测器输出的微波信号进行放大处理，输出放大后的微波信号；

9、所述电带通滤波器，用于对所述放大后的微波信号进行滤波处理，输出滤波后的微波信号；

10、所述电耦合器，用于将一部分所述滤波后的微波信号反馈至所述调制器，将另一部分所述滤波后的微波信号进行输出；

11、所述调制器，还用于在接收到所述电耦合器反馈的微波信号后，将所述射频信号源传输的调制微波信号和所述电耦合器反馈的微波信号调制到所述光载波，形成调制光信号。

12、第二方面，提供了一种微波脉冲产生方法，

13、应用于微波脉冲产生系统，所述系统包括激光器、调制器、可饱和吸收体、光电探测器、电放大器、电带通滤波器、电耦合器和射频信号源，所述激光器、所述调制器、所述可饱和吸收体、所述光电探测器、所述电放大器、所述电带通滤波器和所述电耦合器依次连接，且所述电耦合器与所述调制器连接，以形成闭合的光电振荡回路，所述调制器还与射频信号源连接；所述方法包括：

14、通过所述激光器产生光载波；

15、通过所述射频信号源产生调制微波信号对光载波进行调制；

16、通过所述调制器将所述射频信号源传输的调制微波信号调制到所述光载波，形成调制光信号；

17、通过所述可饱和吸收体对所述调制光信号进行非线性吸收，并输出吸收处理后的光信号；

18、通过所述光电探测器将所述吸收处理后的光信号进行光电转换，形成光电流，并输出微波信号；

19、通过所述电放大器将所述光电探测器输出的微波信号进行放大处理，输出放大后的微波信号；

20、通过所述电带通滤波器对所述放大后的微波信号进行滤波处理，输出滤波后的微波信号；

21、通过所述电耦合器将一部分所述滤波后的微波信号反馈至所述调制器，将另一部分所述滤波后的微波信号作进行输出；

22、在接收到所述电耦合器反馈的微波信号后，通过所述调制器将所述射频信号源传输的调制微波信号和所述电耦合器反馈的微波信号调制到所述光载波，形成调制光信号。

23、第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述微波脉冲产生方法的步骤。

24、上述微波脉冲产生系统、方法及存储介质所实现的方案中，通过激光器产生光载波；通过调制器将射频信号源传输的调制微波信号调制到光载波，形成调制光信号；通过可饱和吸收体对调制光信号进行非线性吸收，并输出吸收处理后的光信号；通过光电探测器将吸收处理后的光信号进行光电转换，形成光电流，并输出微波信号；通过电放大器将光电探测器输出的微波信号进行放大处理，输出放大后的微波信号；通过电带通滤波器对放大后的微波信号进行滤波处理，输出滤波后的微波信号；通过电耦合器将一部分滤波后的微波信号反馈至调制器，将另一部分滤波后的微波信号作进行输出；在接收到电耦合器反馈的微波信号后，通过调制器将电耦合器反馈的微波信号调制到光载波，形成调制光信号，通过调制器调制和可饱和吸收体的被动锁模非线性损耗吸收，在时域对微波信号的脉冲进行压缩，解决传统光电振荡器存在的脉冲过宽问题，实现稳定的窄脉冲微波输出。本发明提供的方法与传统的主动锁模光电振荡器产生微波脉冲技术方案相比，在相同幅值下，能够进一步提高微波脉冲的占空比，极大地压缩系统的脉冲宽度。

技术特征：

1.一种微波脉冲产生系统，其特征在于，所述系统包括激光器、调制器、可饱和吸收体、光电探测器、电放大器、电带通滤波器、电耦合器和射频信号源，所述激光器、所述调制器、所述可饱和吸收体、所述光电探测器、所述电放大器、所述电带通滤波器和所述电耦合器依次连接，且所述电耦合器与所述调制器连接，以形成闭合的光电振荡回路，所述调制器还与射频信号源连接；其中，

2.根据权利要求1所述微波脉冲产生系统，其特征在于，还包括传输模块，所述传输模块连接所述可饱和吸收体和所述光电探测器，所述传输模块，用于将所吸收处理后的光信号传输至所述光电探测器。

3.根据权利要求2所述微波脉冲产生系统，其特征在于，所述传输模块包括单模光纤。

4.根据权利要求1-3任一项所述微波脉冲产生系统，其特征在于，所述可饱和吸收体，用于对所述调制光信号进行非线性吸收处理，并输出吸收处理后的光信号，吸收处理后的光信号的输出功率为：

5.根据权利要求3所述微波脉冲产生系统，其特征在于，所述激光器的输出端口与所述调制器的光输入端口相连接，所述调制器的光输出端口与所述可饱和吸收体的输入端口相连接，所述调制器的第一微波输入端口与所述射频信号源的输出端口相连接，所述调制器的第二微波输入端口与所述电耦合器的输出端口相连接；所述传输模块的输入端口与所述可饱和吸收体的输出端口相连接，所述传输模块的输出端口与所述光电探测器的光输入端口相连接；所述电放大器的输入端口与所述光电探测器的电输出端口相连接，所述电放大器的输出端口与所述电带通滤波器的输入端口相连接；所述电耦合器的输入端口与所述电带通滤波器的输出端口相连接。

6.一种微波脉冲产生方法，其特征在于，应用于微波脉冲产生系统，所述系统包括激光器、调制器、可饱和吸收体、光电探测器、电放大器、电带通滤波器、电耦合器和射频信号源，所述激光器、所述调制器、所述可饱和吸收体、所述光电探测器、所述电放大器、所述电带通滤波器和所述电耦合器依次连接，且所述电耦合器与所述调制器连接，以形成闭合的光电振荡回路，所述调制器还与射频信号源连接；所述方法包括：

7.根据权利要求6任一项所述方法，其特征在于，所述微波脉冲产生系统还包括传输模块，所述传输模块连接所述可饱和吸收体和所述光电探测器，所述方法还包括：

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6或7所述微波脉冲产生方法的步骤。

技术总结
本发明涉及微波光子技术领域，公开了一种微波脉冲产生系统、方法及存储介质，系统通过调制器将射频信号源传输的调制微波信号调制到光载波，形成调制光信号；通过可饱和吸收体对调制光信号进行非线性吸收，并输出吸收处理后的光信号；通过电耦合器将一部分滤波后的微波信号反馈至调制器，将另一部分滤波后的微波信号进行输出；在接收到电耦合器反馈的微波信号后，通过调制器将电耦合器反馈的微波信号调制到光载波，形成调制光信号，通过调制器调制和可饱和吸收体的被动锁模非线性损耗吸收，在时域对微波信号的脉冲进行压缩，解决传统光电振荡器存在的脉冲过宽问题，实现稳定的窄脉冲微波输出。

技术研发人员：吴锐欢,苏健,李波,吴洪东,黎小嫣,胡毓航,刘宏展
受保护的技术使用者：华南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7