CN101286802A - 一种产生高频微波信号的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种产生高频微波信号的方法及设备。现有技术产生的微波信号频率不高。本发明根据所需要获取高频微波信号的频率选用锁模脉冲激光器。本发明中锁模脉冲激光器的输出端与多个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构依次串连，多个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构串连之后的输出端与光电探头的输入端连接，光电探头的输出端作为高频微波信号的输出端口。开启锁模脉冲激光器，锁模脉冲激光器输出的重复率为f0脉冲序列经过n个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构之后变成重复率为f＝2nf0的脉冲序列，该脉冲序列进入光电探头后获得高频微波信号输出。本发明主要适用于高频微波信号的产生，具有成本低廉、结构简单的优点。
Description
技术领域
本发明属于为微波光子学技术领域，特别涉及一种基于锁模脉冲激光器重复频率倍增米产生高频微波信号的方法，及实现该方法的设备。
背景技术
微波光子学是新近兴起的一门交叉学科，该交叉学科为解决光子学、微波学各自学科内的一些疑难问题提供了新的方法。目前基于光子学的微波信号发生、微波滤波、以及微波在光纤中以光载波方式传输的方法被陆续报道，这些方法利用了微波光子学的交叉学科优势，克服了微波学中实现微波信号发生、微波滤波等过程中的一些比如处理频率较低的固有困难。
作为微波光子学的应用之一，利用锁模脉冲激光器产生微波信号是目前具有结构简单的优点。然而，这种产生微波信号存在一个重大的缺点，就是一般应用于产生微波信号的锁模脉冲激光器本身需要一个电调制信号，由于这个电调制信号本身的频率有限，产生的微波信号频率不能太高，可以实用的微波信号的频率就是锁模脉冲激光器的重复频率。这个缺点也大大削弱了利用微波光子学技术产生微波信号的优点——微波信号频率相比于传统电学方法做得更高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于锁模脉冲激光器重复频率倍增来产生高频微波信号的方法，同时提供了实现该方法的设备。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)根据所需要获取高频微波信号的频率f，选用锁模脉冲激光器及锁模脉冲激光器重复频率倍增倍数2n，满足f0＝f/2n，同时f0＜10GHz，其中f0为锁模脉冲激光器的重复频率。
(2)选用n个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构，其中第i个倍增结构的光纤环长度为Li＝(2ki+1)V/(2if0)，其中i＝1，2，...，n、ki为正整数、V为光在光纤中的传播速度；
所述的锁模脉冲激光器重复频率倍增结构是指功率分比为2∶1的光耦合器的功率分比为2/3的输出端口和次输入端口通过光纤连接成光纤环，光耦合器的主输入端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输入端口，光耦合器的功率分比为1/3输出端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输出端口；
(3)选择工作频率为foe的光电探头，f＜foe＜2f；将步骤(1)选用的锁模脉冲激光器、步骤(2)选用的n个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构以及光电探头顺序串联；
(4)开启锁模脉冲激光器，锁模脉冲激光器输出的重复率为f0脉冲序列经过n个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构之后变成重复率为f＝2nf0的脉冲序列，该脉冲序列进入光电探头后获得频率为f的高频微波信号输出。
实现本发明方法的设备包括通过光纤连接成线形结构的锁模脉冲激光器、锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构、光电探头，其中锁模脉冲激光器的输出端与多个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构依次串连，多个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构串连之后的输出端与光电探头的输入端连接，光电探头的输出端作为高频微波信号的输出端口；每个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构是指功率分比为2∶1的光耦合器功率分比为2/3的输出端口和次输入端口通过光纤连接成光纤环，光耦合器的主输入端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输入端口，光耦合器的功率分比为1/3输出端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输出端口。
本发明主要适用于高频微波信号的产生，具有成本低廉、结构简单的优点，适合微波光子学研究、微波通信等多种应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明一实施例的微波信号频谱图；
具体实施方式
如图1所示，锁模脉冲激光器1的输出端与锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构2的输入端连接，锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构2是指功率分比为2∶1的光耦合器功率3分比为2/3的输出端口和次输入端口通过光纤4连接成光纤环，光耦合器3的主输入端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构2的输入端口，光耦合器3的功率分比为1/3输出端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构2的输出端口，锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构2的输出端与光电探头5的输入端连接，光电探头5的输出端作为高频微波信号输出端口。
具体高频微波信号产生的方法包括以下步骤：
(1)根据所需要获取高频微波信号的频率f＝19.9112GHz，确定锁模脉冲激光器重复频率倍增倍数2，选用重复频率为f0＝9.9556GHz的锁模脉冲激光器；
(2)选用1个锁模脉冲激光器1重复频率的倍增结构2，倍增结构2的光纤环长度L1＝5.170216m；所述的锁模脉冲激光器1重复频率倍增结构2是指功率分比为2∶1的光耦合器3的功率分比为2/3的输出端口和次输入端口通过光纤4连接成光纤环，光耦合器3的主输入端口为锁模脉冲激光器1重复频率倍增结构2的输入端口，光耦合器3的功率分比为1/3输出端口为锁模脉冲激光器1重复频率倍增结构2的输出端口；
(3)选择工作频率带宽为25GHz的光电探头5；将(1)选用的锁模脉冲激光器1、(2)选用的锁模脉冲激光器1重复频率的倍增结构2以及光电探头5顺序连接；
(4)开启锁模脉冲激光器1，锁模脉冲激光器1输出的重复率为f0＝9.9556GHz脉冲序列经过1个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构2之后变成重复率为f＝19.9112GHz的脉冲序列，该脉冲序列进入光电探头后获得频率为f＝19.9112GHz的高频微波信号输出，图2给出了该高频微波信号的频谱图。
Claims (2)
1、一种产生高频微波信号的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)根据所需要获取高频微波信号的频率f，选用锁模脉冲激光器及锁模脉冲激光器重复频率倍增倍数2n，满足f0＝f/2n，同时f0＜10GHz，其中f0为锁模脉冲激光器的重复频率；
(2)选用n个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构，其中第i个倍增结构的光纤环长度为Li＝(2ki+1)V/(2if0)，其中i＝1，2，...，n、ki为正整数、V为光在光纤中的传播速度；
所述的锁模脉冲激光器重复频率倍增结构是指功率分比为2∶1的光耦合器的功率分比为2/3的输出端口和次输入端口通过光纤连接成光纤环，光耦合器的主输入端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输入端口，光耦合器的功率分比为1/3输出端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输出端口；
(3)选择工作频率为foe的光电探头，f＜foe＜2f；将步骤(1)选用的锁模脉冲激光器、步骤(2)选用的n个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构以及光电探头顺序串联；
(4)开启锁模脉冲激光器，锁模脉冲激光器输出的重复率为f0脉冲序列经过n个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构之后变成重复率为f＝2nf0的脉冲序列，该脉冲序列进入光电探头后获得频率为f的高频微波信号输出。
2、实现如权利要求1所述方法的设备，包括通过光纤连接成线形结构的锁模脉冲激光器、锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构、光电探头，其特征在于：锁模脉冲激光器的输出端与多个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构依次串连，多个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构串连之后的输出端与光电探头的输入端连接，光电探头的输出端作为高频微波信号的输出端口；每个锁模脉冲激光器重复频率的倍增结构为功率分比为2∶1的光耦合器功率分比为2/3的输出端口和次输入端口通过光纤连接成光纤环，光耦合器的主输入端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输入端口，光耦合器的功率分比为1/3输出端口为锁模脉冲激光器重复频率倍增结构的输出端口。
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| CN (1) | CN101286802A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101674132B (zh) * | 2009-09-23 | 2012-01-25 | 中国人民解放军理工大学 | 一种多点高频微波信号产生方法 |
| CN104538832A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-04-22 | 中国科学院光电研究院 | 脉冲激光时间域倍频装置 |
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2008
- 2008-05-20 CN CNA2008100616338A patent/CN101286802A/zh active Pending
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