CN105323010A - 基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置及产生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置及产生方法。它解决了现有啁啾微波信号产生难度大等技术问题。包括脉冲激光器、第一色散元件、双驱动马赫曾德调制器与第二色散元件,第二色散元件的输出端口与光电探测器相连,光电探测器连接有波形发生器,且波形发生器的输出端口与双驱动马赫曾德调制器的射频端口相连,且光电探测器还连接有高速采样电路,且高速采样电路与显示电路相连。优点在于:结构简单、能够产生高频啁啾微波信号、毫米波信号甚至是太赫兹波信号,克服了传统电子系统产生高频微波信号的难点,产生的啁啾微波信号具有偏振相关性,即可以产生不同极性的啁啾微波信号。
Description
技术领域
本发明属于微波光子学技术领域,涉及基于脉冲整形技术,尤其是涉及一种基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置及产生方法。
背景技术
微波光子学是上个世纪70年代提出一种融合微波技术和光子技术的交叉学科,其兼顾了微波技术的灵活性和光子技术的宽带以及低损耗特性。随着科技的进步,特别是信息技术的快速更新换代,微波技术与光子技术相互融合成为科技进步的必然趋势并且其取得了长足的进步。其中,高质量的啁啾微波信号产生技术在雷达系统中具有重要的应用。传统的方法是利用电子技术产生啁啾微波信号,由于电子瓶颈的限制,基于电子系统直接产生高频率、宽带可调谐以及啁啾率可调谐的啁啾微波信号是一大挑战。
为了解决现有技术存在的问题,人们进行了长期的探索,提出了各式各样的解决方案。例如,中国专利文献公开了一种脉冲激光时域整形装置[申请号:201310421883.9],包括依次的连续单纵模固体激光源、第一级隔离器、第一快速电光调制器、第二快速电光调制器、第二级隔离器、再生放大器和可调电光调制器,精密多路延时器的输出端与所述的第一快速电光调制器、第二快速电光调制器、再生放大器和可调电光调制器的控制端相连,所述的第一快速电光调制器、第二快速电光调制器、再生放大器和可调电光调制器在所述的精密多路延时器输出的提供TTL电平触发信号的触发下,按精确工作时序工作。
上述方案在一定程度上解决了现有技术啁啾微波信号宽带可调谐的问题,但是该方案依然存在着电子系统产生高频微波信号的难的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供一种结构简单、能够产生高频啁啾微波信号的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置。
本发明的另一个目的是针对上述问题,提供一种产生过程简单,易于实现的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生方法。
为达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:本基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,包括用于提供脉冲光信号的脉冲激光器,其特征在于,所述的脉冲激光器的输出端口与第一色散元件的输入端口相连,所述的第一色散元件的输出端与双驱动马赫曾德调制器的输入端口相连,且所述的双驱动马赫曾德调制器的输出端口与第二色散元件的输入端口相连,所述的双驱动马赫曾德调制器具有射频端口,所述的第二色散元件的输出端口与光电探测器的输入端口相连,所述的光电探测器的输出端口连接有波形发生器的输入端口,且所述的波形发生器的输出端口与双驱动马赫曾德调制器的射频端口相连,且所述的光电探测器的输出端口还连接有用于采样产生的啁啾微波信号的高速采样电路的电输入端口,且所述的高速采样电路的电输出端口与能显示产生啁啾微波信号的显示电路的电源输入端口相连。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置中,所述的双驱动马赫曾德调制器的输入端口与输出端口分别连接有偏振控制器。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置中,所述的脉冲激光器为半导体激光器或光纤激光器。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置中,所述的第一色散元件和第二色散元件为单模光纤、色散补偿光纤、光纤光栅与可调色散补偿器的任意一种或多种的组合。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置中,所述的双驱动马赫曾德调制器为铌酸锂调制器、半导体聚合物调制器与有机聚合物电光调制器中的任意一种或多种的组合。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置中,所述的光电探测器为光电二极管或光电倍增管,且所述的光电探测器由磷化铟材料制成或由硅基材料制成。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置中,所述的波形发生器为矢量网络分析仪或微波信号源;所述的脉冲激光器的直流偏置端口和光电探测器的直流偏置端口均连接有能给脉冲激光器提供偏置电压以及能给光电探测器提供驱动电压的第一电源供给电路;所述的双驱动马赫曾德调制器的直流偏置端口连接有用于改变两路相位调制器的静态相移且改变强度调制器的偏置点的第二电源供给电路。
上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置的啁啾微波信号产生方法如下所述:基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生方法,其特征在于,本方法包括下述步骤:
A、脉冲光信号首次整形:通过脉冲激光器产生脉冲光信号,然后通过第一色散元件对脉冲光信号进行展宽脉宽,二阶色散进行第一次实时傅里叶变换然后输入到双驱动马赫曾德调制器的输入端口并通过双驱动马赫曾德调制器对第一色散元件输出的脉冲光信号进行谱整形;
B、脉冲光信号二次整形:双驱动马赫曾德调制器输出端口与第二色散元件的输入端口并通过第二色散元件补偿第一色散元件的一部分二阶色散,剩余二阶色散进行第二次实时傅里叶变换;
C、脉冲光信号输出:第二色散元件将二次整形后的脉冲光信号输送至光电探测器的输入端口,光电探测器的输出端口连接有波形发生器的输入端口相连,波形发生器的输出端口与双驱动马赫曾德调制器的射频端口相连,然后通过高速采样电路采样产生的啁啾微波信号,并通过显示电路显示产生啁啾微波信号。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生方法中,在上述步骤A或B或C中的双驱动马赫曾德调制器的输入端和输出端分别连接偏振控制器,双驱动马赫曾德调制器的输入端的偏振控制器能最小化双驱动马赫曾德调制器的偏振相关插损,双驱动马赫曾德调制器的输出端连接偏振控制器能测试不同偏振态上相位调制产生的啁啾微波信号。
在上述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生方法中,所述的脉冲激光器为半导体激光器或光纤激光器;所述的第一色散元件和第二色散元件为单模光纤、色散补偿光纤、光纤光栅与可调色散补偿器的任意一种或多种的组合;所述的双驱动马赫曾德调制器为铌酸锂调制器、半导体聚合物调制器与有机聚合物电光调制器中的任意一种或多种的组合;所述的光电探测器为光电二极管或光电倍增管,且所述的光电探测器由磷化铟材料制成或由硅基材料制成;所述的波形发生器为矢量网络分析仪或微波信号源;所述的脉冲激光器的直流偏置端口和光电探测器的直流偏置端口均连接有能给脉冲激光器提供偏置电压以及能给光电探测器提供驱动电压的第一电源供给电路;所述的双驱动马赫曾德调制器的直流偏置端口连接有用于改变两路相位调制器的静态相移且改变强度调制器的偏置点的第二电源供给电路。
与现有的技术相比,本基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置及产生方法的优点在于:该基于非平衡时域脉冲整形技术产生时域非对称啁啾微波信号的系统结构简单、能够产生高频啁啾微波信号、毫米波信号甚至是太赫兹波信号,该啁啾微波信号产生系统克服了传统电子系统产生高频微波信号的难点,同时,产生的啁啾微波信号具有偏振相关性,即可以产生不同极性的啁啾微波信号。
附图说明
图1为本发明提供的结构示意图。
图中,脉冲激光器1、射频端口31、偏振控制器32、第一色散元件2、双驱动马赫曾德调制器3、第二色散元件4、光电探测器5、波形发生器6、第一电源供给电路7、第二电源供给电路8、高速采样电路9、显示电路10。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示,本基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,包括用于提供脉冲光信号的脉冲激光器1,这里的脉冲激光器1为半导体激光器或光纤激光器,脉冲激光器1的输出端口与第一色散元件2的输入端口相连,第一色散元件2的输出端与双驱动马赫曾德调制器3的输入端口相连,且双驱动马赫曾德调制器3的输出端口与第二色散元件4的输入端口相连,双驱动马赫曾德调制器3具有射频端口31,且双驱动马赫曾德调制器3为铌酸锂调制器、半导体聚合物调制器与有机聚合物电光调制器中的任意一种或多种的组合,第二色散元件4的输出端口与光电探测器5的输入端口相连,光电探测器5可以为光电二极管或光电倍增管,且光电探测器5由磷化铟材料制成或由硅基材料制成,光电探测器5的输出端口连接有波形发生器6的输入端口,波形发生器6可以为矢量网络分析仪或微波信号源,且波形发生器6的输出端口与双驱动马赫曾德调制器3的射频端口31相连,且光电探测器5的输出端口还连接有用于采样产生的啁啾微波信号的高速采样电路9的电输入端口,且高速采样电路9的电输出端口与能显示产生啁啾微波信号的显示电路10的电源输入端口相连。
具体地,本实施例中的双驱动马赫曾德调制器3的输入端口与输出端口分别连接有偏振控制器32,双驱动马赫曾德调制器3的输入端的偏振控制器32能最小化双驱动马赫曾德调制器3的偏振相关插损,双驱动马赫曾德调制器3的输出端连接偏振控制器32能测试不同偏振态上相位调制产生的啁啾微波信号。优选地,这里的第一色散元件2和第二色散元件4为单模光纤、色散补偿光纤、光纤光栅与可调色散补偿器的任意一种或多种的组合,其中,脉冲激光器1的直流偏置端口和光电探测器5的直流偏置端口均连接有能给脉冲激光器1提供偏置电压以及能给光电探测器5提供驱动电压的第一电源供给电路7;双驱动马赫曾德调制器3的直流偏置端口连接有用于改变两路相位调制器的静态相移且改变强度调制器的偏置点的第二电源供给电路8。
基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生方法,包括下述步骤:A、脉冲光信号首次整形:通过脉冲激光器1产生脉冲光信号,然后通过第一色散元件2对脉冲光信号进行展宽脉宽,二阶色散进行第一次实时傅里叶变换然后输入到双驱动马赫曾德调制器3的输入端口并通过双驱动马赫曾德调制器3对第一色散元件2输出的脉冲光信号进行谱整形;B、脉冲光信号二次整形:双驱动马赫曾德调制器3输出端口与第二色散元件4的输入端口并通过第二色散元件4补偿第一色散元件2的一部分二阶色散,剩余二阶色散进行第二次实时傅里叶变换;C、脉冲光信号输出:第二色散元件4将二次整形后的脉冲光信号输送至光电探测器5的输入端口,光电探测器5的输出端口连接有波形发生器6的输入端口相连,波形发生器6的输出端口与双驱动马赫曾德调制器3的射频端口31相连,然后通过高速采样电路9采样产生的啁啾微波信号,并通过显示电路10显示产生啁啾微波信号。
在步骤A或B或C中的双驱动马赫曾德调制器3的输入端和输出端分别连接偏振控制器32,双驱动马赫曾德调制器3的输入端的偏振控制器32能最小化双驱动马赫曾德调制器3的偏振相关插损,双驱动马赫曾德调制器3的输出端连接偏振控制器32能测试不同偏振态上相位调制产生的啁啾微波信号。
进一步地,这里的脉冲激光器1为半导体激光器或光纤激光器;第一色散元件2和第二色散元件4为单模光纤、色散补偿光纤、光纤光栅与可调色散补偿器的任意一种或多种的组合;双驱动马赫曾德调制器3为铌酸锂调制器、半导体聚合物调制器与有机聚合物电光调制器中的任意一种或多种的组合;光电探测器5为光电二极管或光电倍增管,且光电探测器5由磷化铟材料制成或由硅基材料制成;波形发生器6为矢量网络分析仪或微波信号源;脉冲激光器1的直流偏置端口和光电探测器5的直流偏置端口均连接有能给脉冲激光器1提供偏置电压以及能给光电探测器5提供驱动电压的第一电源供给电路7;双驱动马赫曾德调制器3的直流偏置端口连接有用于改变两路相位调制器的静态相移且改变强度调制器的偏置点的第二电源供给电路8。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了脉冲激光器1、射频端口31、偏振控制器32、第一色散元件2、双驱动马赫曾德调制器3、第二色散元件4、光电探测器5、波形发生器6、第一电源供给电路7、第二电源供给电路8、高速采样电路9、显示电路10等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,包括用于提供脉冲光信号的脉冲激光器(1),其特征在于,所述的脉冲激光器(1)的输出端口连接有能对脉冲激光器(1)发出的脉冲光信号进行展宽脉宽且对二阶色散进行第一次实时傅里叶变换的第一色散元件(2)的输入端口,所述的第一色散元件(2)的输出端连接有能对第一色散元件(2)输出的光信号进行谱整形的双驱动马赫曾德调制器(3)的输入端口,且所述的双驱动马赫曾德调制器(3)的输出端口连接有能补偿第一色散元件(2)的一部分二阶色散且对剩余二阶色散进行第二次实时傅里叶变换的第二色散元件(4)的输入端口,所述的双驱动马赫曾德调制器(3)具有射频端口(31),所述的第二色散元件(4)的输出端口与光电探测器(5)的输入端口相连,所述的光电探测器(5)的输出端口连接有波形发生器(6)的输入端口,且所述的波形发生器(6)的输出端口与双驱动马赫曾德调制器(3)的射频端口(31)相连,且所述的光电探测器(5)的输出端口还连接有用于采样产生的啁啾微波信号的高速采样电路(9)的电输入端口,且所述的高速采样电路(9)的电输出端口与能显示产生啁啾微波信号的显示电路(10)的电源输入端口相连。
2.根据权利要求1所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,其特征在于,所述的双驱动马赫曾德调制器(3)的输入端口与输出端口分别连接有偏振控制器(32)。
3.根据权利要求1或2所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,其特征在于,所述的脉冲激光器(1)为半导体激光器或光纤激光器。
4.根据权利要求3所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,其特征在于,所述的第一色散元件(2)和第二色散元件(4)为单模光纤、色散补偿光纤、光纤光栅与可调色散补偿器的任意一种或多种的组合。
5.根据权利要求3所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,其特征在于,所述的双驱动马赫曾德调制器(3)为铌酸锂调制器、半导体聚合物调制器与有机聚合物电光调制器中的任意一种或多种的组合。
6.根据权利要求5所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,其特征在于,所述的光电探测器(5)为光电二极管或光电倍增管,且所述的光电探测器(5)由磷化铟材料制成或由硅基材料制成。
7.根据权利要求3所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置,其特征在于,所述的波形发生器(6)为矢量网络分析仪或微波信号源;所述的脉冲激光器(1)的直流偏置端口和光电探测器(5)的直流偏置端口均连接有能给脉冲激光器(1)提供偏置电压以及能给光电探测器(5)提供驱动电压的第一电源供给电路(7);所述的双驱动马赫曾德调制器(3)的直流偏置端口连接有用于改变两路相位调制器的静态相移且改变强度调制器的偏置点的第二电源供给电路(8)。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生装置的啁啾微波信号产生方法,其特征在于,本方法包括下述步骤:
A、脉冲光信号首次整形:通过脉冲激光器(1)产生脉冲光信号,然后通过第一色散元件(2)对脉冲光信号进行展宽脉宽,二阶色散进行第一次实时傅里叶变换然后输入到双驱动马赫曾德调制器(3)的输入端口并通过双驱动马赫曾德调制器(3)对第一色散元件(2)输出的脉冲光信号进行谱整形;
B、脉冲光信号二次整形:双驱动马赫曾德调制器(3)输出端口与第二色散元件(4)的输入端口并通过第二色散元件(4)补偿第一色散元件(2)的一部分二阶色散,剩余二阶色散进行第二次实时傅里叶变换;
C、脉冲光信号输出:第二色散元件(4)将二次整形后的脉冲光信号输送至光电探测器(5)的输入端口,光电探测器(5)的输出端口连接有波形发生器(6)的输入端口相连,波形发生器(6)的输出端口与双驱动马赫曾德调制器(3)的射频端口(31)相连,然后通过高速采样电路(9)采样产生的啁啾微波信号,并通过显示电路(10)显示产生啁啾微波信号。
9.根据权利要求8所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生方法,其特征在于,在上述步骤A或B或C中的双驱动马赫曾德调制器(3)的输入端和输出端分别连接偏振控制器(32),双驱动马赫曾德调制器(3)的输入端的偏振控制器(32)能最小化双驱动马赫曾德调制器(3)的偏振相关插损,双驱动马赫曾德调制器(3)的输出端连接偏振控制器(32)能测试不同偏振态上相位调制产生的啁啾微波信号。
10.根据权利要求9所述的基于非平衡时域脉冲的啁啾微波信号产生方法,其特征在于,所述的脉冲激光器(1)为半导体激光器或光纤激光器;所述的第一色散元件(2)和第二色散元件(4)为单模光纤、色散补偿光纤、光纤光栅与可调色散补偿器的任意一种或多种的组合;所述的双驱动马赫曾德调制器(3)为铌酸锂调制器、半导体聚合物调制器与有机聚合物电光调制器中的任意一种或多种的组合;所述的光电探测器(5)为光电二极管或光电倍增管,且所述的光电探测器(5)由磷化铟材料制成或由硅基材料制成;所述的波形发生器(6)为矢量网络分析仪或微波信号源;所述的脉冲激光器(1)的直流偏置端口和光电探测器(5)的直流偏置端口均连接有能给脉冲激光器(1)提供偏置电压以及能给光电探测器(5)提供驱动电压的第一电源供给电路(7);所述的双驱动马赫曾德调制器(3)的直流偏置端口连接有用于改变两路相位调制器的静态相移且改变强度调制器的偏置点的第二电源供给电路(8)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160210 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |