CN101247181B - 利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置 - Google Patents

利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101247181B
CN101247181B CN2008100612411A CN200810061241A CN101247181B CN 101247181 B CN101247181 B CN 101247181B CN 2008100612411 A CN2008100612411 A CN 2008100612411A CN 200810061241 A CN200810061241 A CN 200810061241A CN 101247181 B CN101247181 B CN 101247181B
Authority
CN
China
Prior art keywords
brillouin scattering
stimulated brillouin
optical fiber
circulator
microwave signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008100612411A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101247181A (zh
Inventor
高士明
高莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN2008100612411A priority Critical patent/CN101247181B/zh
Publication of CN101247181A publication Critical patent/CN101247181A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101247181B publication Critical patent/CN101247181B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置。激光器的光波分成两部分光，一部分光波通过串接一个或一个以上受激布里渊散射装置产生一级或高级次的斯托克斯光，与另一部分光波合并，接入光电探测器进行光学拍频得到高频微波信号。或者激光器的光波通过第一光放大器接第一环行器的第一端，第二端经第一光纤后与第一环行器的第三端通过耦合器合并，接入光电探测器拍频得到高频微波信号。在第一环行器的第三端与耦合器间还可接入一个或一个以上受激布里渊散射装置以产生更高频的微波信号。该方法产生的微波信号频率不受电子瓶颈限制，可利用标准化光纤元器件，而且多次光纤受激布里渊散射可使微波频率成倍提高。

Description

利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置
技术领域
本发明涉及光电子及微波光子学技术，尤其是涉及一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置。
背景技术
通信是当今社会生产生活以及国防中必不可少的重要工具。近年来，数据、语音、视频和多媒体等多种形式的信息成几何级数地迅速增长，客观上对通信系统的带宽提出了更高的要求，无线通信网络逐渐向宽带化、个人化、分组化和综合化的方向发展，以便同时支持电话业务、数据业务、宽带多媒体业务等多种综合业务。另外，微波还广泛应用在雷达通信等方面。不管是在无线通信系统还是雷达通信系统中，为了获得更高的数据传输速率，必须提高无线载波的工作频率。目前大多数无线通信业务的工作频率都集中在5GHz以下，随着信息量的增大，人们对无线频谱的需求也日益增加，采用高频微波(甚至是毫米波)信号成为提高系统容量的一种极具潜力的选择。
微波信号传统上主要通过电学方法产生，但由于电子瓶颈的限制，微波信号频率的提高在成本和技术上都受到了严峻的挑战。在此情况下，光学方法成为产生高频微波信号的一个重要途径。光学方法产生微波信号的基本原理是将两个频率差处于微波波段的光波在光电转换器件上进行拍频，控制两个光波使其保持相位相关性，就可以得到稳定且高质量的毫米波信号，其频率为两个光波的频率间隔。高频微波信号的光学产生可以通过光纤中的受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering，SBS)效应实现。受激布里渊散射是一种非线性效应，当入射到光纤中的光波光强超过布里渊阈值时能量会向低频的斯托克斯光转移，同时释放出声学声子。由于布里渊频移恰好处于微波波段，因而可以利用受激布里渊散射产生的斯托克斯光和原始光波通过光学拍频产生高频微波信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置，是利用光纤中的受激布里渊散射效应实现高频微波信号的光学产生，将一束光和其在光纤中通过受激布里渊散射产生的斯托克斯光进行光学拍频，产生高频微波信号。
本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：
一、一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法：
将一束光与其在光纤中通过受激布里渊散射产生的斯托克斯光进行光学拍频，产生高频微波信号。
所述的将一束光分成两部分，一部分入射到一根光纤中发生一次受激布里渊散射产生一级斯托克斯光，或入射到多根光纤中发生多次受激布里渊散射产生高级次斯托克斯光，再和另一部分光波通过光学拍频产生高频微波信号。
或者所述的将一束光入射到一根光纤中发生一次受激布里渊散射产生一级斯托克斯光，或入射到多根光纤中发生多次受激布里渊散射产生高级次斯托克斯光，再和该束光通过光学拍频产生高频微波信号。
二、一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的装置：
装置1：
激光器的光波通过第一耦合器分成两部分光，一部分光波通过串接一个受激布里渊散射装置，产生一级斯托克斯光，或串接多个结构相同的受激布里渊散射装置件产生高级次的斯托克斯光，然后与另一部分光波通过第二耦合器合并，接入光电探测器进行光学拍频得到高频微波信号，光电探测器与频谱分析仪连接。
所述的受激布里渊散射装置包括光放大器、环行器和光纤；环行器的第一、第二端分别接光放大器的输出端和光纤，其中第一个受激布里渊散射装置中的光放大器的输入端接第一耦合器的一端，中间一个受激布里渊散射装置的光放大器的输入端均接上一个受激布里渊散射装置的环行器的第三端，最后一个受激布里渊散射装置中的环行器的第三端接第二耦合器的一个输入端。
装置2：
激光器的光波通过第一光放大器接第一环行器的第一端，第一环行器的第二端经第一光纤后与第一环行器的第三端通过耦合器合并，接入光电探测器进行光学拍频得到高频微波信号，光电探测器与频谱分析仪连接。
在所述的第一环行器的第三端与耦合器间接一个或一个以上结构相同的受激布里渊散射装置，该装置包括光放大器、环行器和光纤；环行器的第一、第二端分别接光放大器的输出端和光纤，其中第一个受激布里渊散射装置中的光放大器的输入端接第一环行器的第三端，中间各个受激布里渊散射装置的光放大器的输入端均接上一个装置中环行器的第三端，最后一个受激布里渊散射装置中的环行器的第三端接耦合器的一个输入端。
本发明具有的有益的效果是：
由于采用光纤受激布里渊散射产生微波信号，其频率不受电子瓶颈的限制，因而可以利用标准化光纤元器件获得高频微波，而且可以通过多次发生光纤受激布里渊散射使得微波频率成倍地提高。
附图说明
图1是利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法的原理示意图。
图2是一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的基本方案示意图。
图3是一种利用多次光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的结构示意图。
图4是另一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的基本方案示意图。
图5是另一种利用多次光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方案示意图。
图6是原始光波及其斯托克斯光的光谱示意图。
图7是产生的微波信号的频谱示意图。
图中1、激光器，2、光放大器，3、耦合器，4、环行器，5、光纤，6、光电探测器，7、频谱分析仪。
具体实施方式
如图2、图3所示，本发明的激光器1的光波通过第一耦合器3分成两部分光，一部分光波通过串接一个或一个以上结构相同的受激布里渊散射装置，产生一级或高级次的斯托克斯光，然后与另一部分光波通过第二耦合器3合并，接入光电探测器6进行光学拍频得到高频微波信号，光电探测器6与频谱分析仪7连接。
如图3所示，所述的受激布里渊散射装置包括光放大器2、环行器4和光纤5；环行器4的第一、第二端分别接光放大器2的输出端和光纤5，其中第一个装置中的光放大器2的输入端接第一耦合器3的一端，中间各个装置的光放大器2的输入端均接上一个装置中环行器4的第三端，最后一个装置中的环行器4的第三端接第二耦合器3的一个输入端。
如图4所示，本发明的激光器1的光波通过第一光放大器2接第一环行器4的第一端，第一环行器4的第二端经第一光纤5后与第一环行器4的第三端通过耦合器3合并，接入光电探测器6进行光学拍频得到高频微波信号，光电探测器6与频谱分析仪7连接。
如图5所示，在图4所述的第一环行器4的第三端与耦合器3间接一个或一个以上结构相同的受激布里渊散射装置，该装置包括光放大器2、环行器4和光纤5；环行器4的第一、第二端分别接光放大器2的输出端和光纤5，其中第一个装置中的光放大器2的输入端接第一环行器4的第三端，中间各个装置的光放大器2的输入端均接上一个装置中环行器4的第三端，最后一个装置中的环行器4的第三端接耦合器3的一个输入端。
本发明的工作原理如下：
利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的系统框图如图1所示，光纤受激布里渊散射频差发生单元利用激光光源提供的光波在光纤中发生受激布里渊散射产生的斯托克斯光，然后在拍频单元通过光学拍频产生高频微波信号。
图2是利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的一种基本方案，激光器产生的光波通过分束器分成两部分，其中一部分入射到光纤中发生受激布里渊散射。入射光功率必须超过布里渊阈值才能充分发生受激布里渊散射，如果光功率较小则需进行放大。由于受激布里渊散射得到的斯托克斯光是后向的，可以将光纤与环行器相接合，将输出的斯托克斯光与另一部分光波合并，在光电探测器上进行光学拍频即可得到高频微波信号，其频率和布里渊频移相等。如果利用图3所示的方案，采用多个受激布里渊散射装置，将光波入射到多段光纤中多次发生受激布里渊散射，产生高级次斯托克斯光后再进行光学拍频，获得的微波频率等于各级次布里渊频移的总和。
图4所示的是利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的另一种基本方案。激光器产生的光波经过光放大器放大后入射到光纤中发生受激布里渊散射，由于受激布里渊散射得到的斯托克斯光是后向的，可以采用环行器及耦合器再与剩余的光波合并，在光电探测器上进行光学拍频即可得到高频微波信号。如果采用图5的方案，采用多个受激布里渊散射装置，产生的后向斯托克斯光再次入射到光纤中产生高级次斯托克斯光，多次重复上述过程，然后再将产生的高级次斯托克斯光和剩余的光波合并进行拍频，得到的高频微波频率等于各级次布里渊频移的总和。
实施例：
采用图2所示的方案，将激光器输出的波长为1550.17nm的激光作为入射光，该光波及其在标准单模光纤中通过受激布里渊散射中产生的斯托克斯光合并后的光谱如图6所示，二者之间的频率差为10.6GHz。将它们入射到光电探测器上发生光学拍频，得到的微波频率为10.6GHz，如图7所示。
在本发明中，激光器可选择波段适于在光纤中产生受激布里渊散射的各种连续光激光器，光放大器、耦合器、环行器、光电探测器均可选用各种商业化元器件，光纤可采用各种规格的商用光纤，如标准单模光纤、色散位移光纤、微结构光纤等。

Claims (5)

1.一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法，将一束光与其在光纤中通过受激布里渊散射产生的斯托克斯光进行光学拍频，产生高频微波信号；其特征在于：
将一束光分成两部分，一部分入射到一根光纤中发生一次受激布里渊散射产生一级斯托克斯光，或入射到多根光纤中发生多次受激布里渊散射产生高级次斯托克斯光，再和另一部分光波通过光学拍频产生高频微波信号；
或者将一束光入射到一根光纤中发生一次受激布里渊散射产生一级斯托克斯光，或入射到多根光纤中发生多次受激布里渊散射产生高级次斯托克斯光，再和该束光通过光学拍频产生高频微波信号。
2.用于权利要求1所述方法的一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的装置，其特征在于：激光器(1)的光波通过第一耦合器(3)分成两部分光，一部分光波通过串接一个受激布里渊散射装置产生一级斯托克斯光，或串接多个结构相同的受激布里渊散射装置产生高级次的斯托克斯光，然后与另一部分光波通过第二耦合器(3)合并，接入光电探测器(6)进行光学拍频得到高频微波信号，光电探测器(6)与频谱分析仪(7)连接。
3.根据权利要求2所述的一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的装置，其特征在于：所述的受激布里渊散射装置包括光放大器(2)、环行器(4)和光纤(5)；环行器(4)的第一、第二端分别接光放大器(2)的输出端和光纤(5)，其中第一个受激布里渊散射装置中的光放大器(2)的输入端接第一耦合器(3)的一端，中间一个受激布里渊散射装置的光放大器(2)的输入端均接上一个受激布里渊散射装置的环行器(4)的第三端，最后一个受激布里渊散射装置中的环行器(4)的第三端接第二耦合器(3)的一个输入端。
4.用于权利要求1所述方法的一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的装置，其特征在于：激光器(1)的光波通过第一光放大器(2)接第一环行器(4)的第一端，第一环行器(4)的第二端经第一光纤(5)后与第一环行器(4)的第三端通过耦合器(3)合并，接入光电探测器(6)进行光学拍频得到高频微波信号，光电探测器(6)与频谱分析仪(7)连接。
5.根据权利要求4所述的一种利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的装置，其特征在于：在所述的第一环行器(4)的第三端与耦合器(3)间接一个或一个以上结构相同的受激布里渊散射装置，该装置包括光放大器(2)、环行器(4)和光纤(5)；环行器(4)的第一、第二端分别接光放大器(2)的输出端和光纤(5)，其中第一个受激布里渊散射装置中的光放大器(2)的输入端接第一环行器(4)的第三端，中间各个受激布里渊散射装置的光放大器(2)的输入端均接上一个装置中环行器(4)的第三端，最后一个受激布里渊散射装置中的环行器(4)的第三端接耦合器(3)的一个输入端。
CN2008100612411A 2008-03-18 2008-03-18 利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置 Expired - Fee Related CN101247181B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100612411A CN101247181B (zh) 2008-03-18 2008-03-18 利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100612411A CN101247181B (zh) 2008-03-18 2008-03-18 利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101247181A CN101247181A (zh) 2008-08-20
CN101247181B true CN101247181B (zh) 2011-09-21

Family

ID=39947423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100612411A Expired - Fee Related CN101247181B (zh) 2008-03-18 2008-03-18 利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101247181B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101483483B (zh) * 2009-01-08 2011-06-08 浙江大学 一种产生多频率高频微波信号源的方法及装置
CN101794964A (zh) * 2010-03-25 2010-08-04 上海交通大学 基于双波长布里渊光纤激光器的光生微波装置
CN102156286B (zh) * 2011-01-06 2013-01-23 南京理工大学 基于光子晶体滤波的布里渊散射水下激光成像探测装置
CN103872552B (zh) * 2014-01-24 2016-11-23 长春理工大学 超窄线宽可调谐微波信号源
CN110112635B (zh) * 2018-02-01 2020-10-30 桂林电子科技大学 基于多芯光纤产生可切换输出多频微波信号的装置
CN110417477B (zh) * 2019-07-16 2022-07-05 桂林电子科技大学 一种40GHz毫米波信号的光学产生装置
CN114448509A (zh) * 2021-12-20 2022-05-06 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于光生微波芯片的通信网络固机物理接口实现方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050141582A1 (en) * 2003-12-26 2005-06-30 Lee Sang-Soo Apparatus and method for generating optical carrier for microwave and millimeterwave photonics system
CN1835424A (zh) * 2006-04-18 2006-09-20 浙江大学 一种基于受激布里渊散射的微波光子混频方法及装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050141582A1 (en) * 2003-12-26 2005-06-30 Lee Sang-Soo Apparatus and method for generating optical carrier for microwave and millimeterwave photonics system
CN1835424A (zh) * 2006-04-18 2006-09-20 浙江大学 一种基于受激布里渊散射的微波光子混频方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
沈一春.受激布里渊散射在RoF系统中的应用研究.《浙江大学博士学位论文》.2005,50-59. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101247181A (zh) 2008-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101247181B (zh) 利用光纤受激布里渊散射产生高频微波信号的方法及装置
Pham et al. A WDM-PON-compatible system for simultaneous distribution of gigabit baseband and wireless ultrawideband services with flexible bandwidth allocation
CN101483483B (zh) 一种产生多频率高频微波信号源的方法及装置
JP2004032412A (ja) 光伝送システム
US20070206950A1 (en) Method and apparatus for generating and transmitting WDM MWOF signals
CN110224764A (zh) 基于isb和多载波使用pm和im生成矢量太赫兹信号的方法
CN102608832A (zh) 一种具有波长转换功能的全光码型转换方法
CN102223183A (zh) 无中继光纤传输系统及方法
CN105357159A (zh) 一种九倍频qpsk光载毫米波信号的产生方法和系统
CN101247180B (zh) 基于光纤受激布里渊散射的微波信号频率变换方法及装置
CN101351055B (zh) 支持四重服务传送功能的波分复用无源光网络系统
JP2011501618A (ja) 光−ミリメートル波変換
CN202160181U (zh) 无中继光纤传输系统
CN205249235U (zh) 一种超高速超高频光纤射频拉远多路传输覆盖系统
Li et al. A 100 m/320 Gbps SDM FSO link with a doublet lens scheme
Lebedev et al. Demonstration and comparison study for V-and W-band real-time high-definition video delivery in diverse fiber-wireless infrastructure
CN101713900A (zh) 一种采用SOA产生RoF系统毫米波的方法及装置
Goyal et al. Single tone and multi tone microwave over fiber communication system using direct detection method
CN103733547A (zh) 光线路终端、光网络单元、光网络系统及信号处理方法
CN202334532U (zh) 基于环形腔光栅阵列的微波/毫米波信号发生器
Yu et al. Distribution of photonically generated 5 Gbits/s impulse radio ultrawideband signals over fiber
Souza et al. Performance of an optically powered radio-over-fiber system exploiting raman amplification
Huang et al. Experimental demonstration for high speed integrated visible light communication and multimode fiber communication system
Gallazzi et al. Performance optimization in ultra-long Raman laser amplified 10× 30 GBaud DP-QPSK transmission: balancing RIN and ASE noise
CN111856836A (zh) 一种正交模式光参量放大方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110921

Termination date: 20140318