CN108919522A - 超窄单通带微波光子滤波器 - Google Patents

超窄单通带微波光子滤波器 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种超窄单通带微波光子滤波器，以缓解现有微波光子滤波器技术方案难以实现3dB带宽MHz量级以下单通带滤波的技术问题，所述微波光子滤波器包括：可调谐激光器；第一光耦合器，用于将激光器输入的激光分束；单边带调制模块；单边带抑制载波调制模块；微波信号源，与单边带抑制载波调制模块的微波输入端口相连；第一光放大器，与单边带调制模块相连；第二光放大器，与单边带抑制载波调制模块相连；第二光耦合器，与第一、第二光放大器相连；布里渊随机光纤激光器腔，与第二光耦合器相连；光电探测器，与布里渊随机光纤激光器腔相连；以及矢量网络分析仪，一端与光电探测器相连，另一端与单边带调制模块的微波输入端口相连。

Description

超窄单通带微波光子滤波器
技术领域
本公开涉及微波光子信号处理及电子对抗等领域，尤其涉及一种超窄单通带微波光子滤波器。
背景技术
微波光子滤波器是将射频信号调制到光载波上、利用光电子器件在光域内对信号进行处理之后、光电转换将射频信号输出的器件，可以在光域内对微波信号实现选择滤波，是微波光子学领域的核心技术。由于信号处理过程是在光域完成，得益于光电子器件的宽频带与低损耗特性，与传统的电子微波滤波器相比，微波光子滤波器具有工作频段高、可调谐、损耗低、抗电磁干扰强等优点，引起人们的广泛研究。
滤波器可以分为高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器等。具有一个通带的单带通滤波技术在无线通信、传感、生物及军事等领域已获得广泛应用，其特征是在其幅频响应特性内只有一个通带，其关键核心指标是单通带的3dB带宽Δf3dB，Δf3dB越小，则滤波器的通带越窄，选频特性越好。为实现超窄单通带微波光子滤波，常用方法是利用光学滤波技术，例如相移布拉格光纤光栅、激光器增益腔、受激布里渊散射等，在光域直接将拟滤掉的射频信号调制的光信号滤除。许多实现超窄单通带微波光子滤波的方案被提出，例如，Wangzhe Li等人在论文(W.Li，M.Li，J.Yao，″A Narrow-Passband and Frequency-Tunable Microwave Photonic Filter Based on Phase-Modulation to Intensity-Modulation Conversion Using aPhase-Shifted Fiber Bragg Grating，″IEEETransactions on Microwave Theory and Techniques，60 1287-1296，2012)提出一种基于相位调制到强度调制转换的单通带微波光子滤波器，该微波光子滤波器采用相移布拉格光纤光栅的超窄带陷滤除相位调制信号的一个边带，实现相位调制到强度调制转换，该微波光子滤波器的3dB带宽Δf3dB为60MHz，通带中心频率可调范围达到15GHz；TingtingZhang在论文(T.Zhang，J.Xiong，J.Zheng，X.Chen，T.Pu，″Wideband tunable singlebandpass microwave photonic filter based on FWM dynamics of optical-injectedDFB laser，″Electronics Letters，52 57-59，2016)中提出一种基于DFB激光器中四波混频的单通带微波光子滤波器，将相位调制信号注入到DFB激光器中，由于DFB激光器的波长选择光增益特性，相位调制信号的一个边带被放大，被放大的边带与光载波拍频，从而实现单通带微波光子滤波，该微波光子滤波器的3dB带宽Δf3dB为61.2MHz，通带中心频率可调范围达到27.72GHz；B.Vidal等人在论文(B.Vidal，M.A.Piqueras，J.Martí，″Tunable andreconfigurable photonic microwave filter based on stimulated Brillouinscattering，″Opt.Lett.，32 23-25，2007)中提出一种基于受激布里渊散射的微波光子单通带滤波器，3dB带宽Δf3dB为24.4MHz；公告号为103715480B的中国发明专利公开了名为“一种超高品质因数的单带通可调谐微波光子滤波器”的发明，通过将光纤中受激布里渊散射的增益谱与损耗谱叠加的方法实现了超高品质因素的单通带微波光子滤波技术，3dB带宽Δf3dB为4.14MHz，中心频率可调范围0.3GHz-29.7GHz。
此外，Meng Pang等人在论文(M.Pang，X.Bao，L.Chen，″Observation of narrowlinewidth spikes in the coherent Brillouin random fiber laser，″OpticsLetters，38 1866-1868，2013)中提出一种基于受激布里渊散射与瑞利散射相结合的布里渊随机光纤激光器(Brillouin random fiber laser，BRFL)，其线宽可以到达Hz量级；DaoXiang等人将布里渊随机光纤激光器应用在微波光子学方面，在论文(D.Xiang，P.Lu，Y.Xu，L.Chen，X.Bao，″Random Brillouin fiber laser for tunable ultra-narrow linewidthmicrowave generation，″Optics Letters，41 4839-4842，2016)中提出一种基于布里渊随机光纤激光器的微波信号产生方法，微波信号的线宽为10Hz。
尽管诸多单通带微波光子滤波器被提出，但是其3dB带宽Δf3dB没有实现质的飞跃，Δf3dB仍为MHz量级，还难以实现3dB带宽更窄(kHz，Hz量级)单通带微波光子滤波，无法满足高纯频谱微波信号产生、高分辨率微波光子传感以及高性能微波光子雷达等应用领域。
公开内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种超窄单通带微波光子滤波器，以缓解现有微波光子滤波器技术方案难以实现3dB带宽MHz量级以下单通带滤波的技术问题，从而满足高纯频谱微波信号产生、高分辨率微波光子传感以及高性能微波光子雷达等应用领域。
(二)技术方案
本公开提供一种超窄单通带微波光子滤波器，包括：激光器，为可调谐激光器；第一光耦合器100，其第一端口110与所述激光器相连，用于将所述激光器输入的激光分束；单边带调制模块300，与所述第一光耦合器100的第二端口120相连；单边带抑制载波调制模块400，与所述第一光耦合器100的第三端口130相连；微波信号源，用于发射微波信号，与所述单边带抑制载波调制模块400的微波输入端口相连；第一光放大器，与所述单边带调制模块300相连；第二光放大器，与所述单边带抑制载波调制模块400相连；第二光耦合器200，其第二端口220与所述第一光放大器相连，第三端口230与所述第二光放大器相连；布里渊随机光纤激光器腔500，与所述第二光耦合器200的第一端口210相连；光电探测器600，与所述布里渊随机光纤激光器腔500相连；以及矢量网络分析仪700，一端与所述光电探测器600相连，另一端与所述单边带调制模块300的微波输入端口相连。
在本公开实施例中，所述第一光耦合器100，包括第一端口110，第二端口120和第三端口130，所述第二光耦合器200，包括第一端口210，第二端口220和第三端口230。
在本公开实施例中，所述单边带调制模块300，包括：第一相位调制器310，以及第一光滤波器320，与所述第一相位调制器310相连。
在本公开实施例中，所述第一光滤波器320为可调带通滤波器，滤除所述第一相位调制器310输出信号中的下边带，只保留光载波与上边带。
在本公开实施例中，所述单边带抑制载波调制模块400，包括：
第二相位调制器410，以及第二光滤波器420，与所述第二相位调制器410相连。
在本公开实施例中，所述第二光滤波器420为可调带通滤波器，滤除所述第二相位调制器410输出信号中的载波和下边带，只保留上边带。
在本公开实施例中，所述布里渊随机光纤激光器腔500，包括：
第一光环行器510；第二光环行器520；第一光纤530，用于提供布里渊增益；第二光纤540，用于提供瑞利散射反馈；以及光隔离器550。
在本公开实施例中，所述单边带调制模块300输出信号包括频率为fc的光载波与频率为fc+fRF的上边带，其中fRF是矢量网络分析仪700输出的扫频微波信号频率，经过第一光放大器放大之后，频率为fc的光载波功率满足布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值，激发出频率为fc-fB_c的激光，其中fB_c为光载波fc在第一光纤530中的布里渊频移；经过第一光放大器放大之后，频率为fc+fRF的上边带的功率没有达到布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值，只有对应的频率为fc+fRF-fB_RF、功率非常低的自发布里渊散射信号输出，其中fB_RF为上边带fc+fRF在第一光纤530中的布里渊频移。
在本公开实施例中，所述单边带抑制载波调制模块400输出信号是频率为fc+fp的上边带，其中fp是微波信号源的频率，经过第二光放大器放大之后，频率为fc+fp的上边带的功率接近布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值，在布里渊随机光纤激光器腔500中形成一个超窄增益谱，该增益谱的中心频率为fc+fp-fB_p、3dB带宽为ΔfBRFL，其中fB_p为上边带fc+fp在第一光纤530中的布里渊频移，若所述自发布里渊散射信号频率fc+fRF-fB_RF处于频率为fc+fp的上边带产生的增益谱范围内，将激发出激光信号，并且与所述单边带调制模块300输出信号被激发出的频率为fc-fB_c的激光拍频，产生微波信号。
在本公开实施例中，其单通带中心频率fpass＝fp-ΔfB，其中ΔfB为布里渊频移fB_p、fB_c的差值，即ΔfB＝fB_p-fB_c，通过调节频率fp可以调节微波光子滤波器的通带中心频率fpass，微波光子滤波器单通带的3dB带宽Δfpass等于布里渊随机光纤激光器腔500的增益谱的3dB带宽ΔfBRFL，即Δfpass＝ΔfBRFL。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开超窄单通带微波光子滤波器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)利用布里渊随机光纤激光器的超窄增益腔特性，克服了现有微波光子滤波器难以实现3dB带宽MHz量级以下单通带滤波的问题；
(2)通带中心频率精细可调，带外抑制比高。
附图说明
图1是本公开实施例超窄单通带微波光子滤波器系统结构示意图。
图2是本公开实施例微波光子滤波器中单边带调制模块的结构示意图。
图3是本公开实施例微波光子滤波器中单边带抑制载波调制模块的结构示意图。
图4是本公开实施例微波光子滤波器中布里渊随机光纤激光器腔的结构示意图。
图5是本公开实施例微波光子滤波器中光信号在布里渊随机光纤激光器腔中经过受激布里渊散射放大与瑞利散射反馈的示意图。
图6是本公开实施例超窄单通带微波光子滤波器原理示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
100-第一光耦合器；
110-第一端口；120-第二端口；130-第三端口；
200-第二光耦合器；
210-第一端口；220-第二端口；230-第三端口；
300-单边带调制模块；
310-第一相位调制器；320-第一光滤波器；
400-单边带抑制载波调制模块；
410-第二相位调制器；420-第二光滤波器；
500-布里渊随机光纤激光器腔；
510-第一光环行器；520-第二光环行器；
530-第一光纤；540-第二光纤；550-光隔离器；
600-光电探测器；
700-矢量网络分析仪。
具体实施方式
本公开提供了一种超窄单通带微波光子滤波器，利用布里渊随机光纤激光器的超窄增益腔特性，使本公开的微波光子滤波器的3dB带宽Δf3dB取得显著突破，可以达到Hz量级，缓解现有微波光子滤波器难以实现3dB带宽MHz量级以下单通带滤波的问题，还具有通带中心频率可调、带外抑制比高等优点。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开实施例中，提供了一种超窄单通带微波光子滤波器，图1为所述超窄单通带微波光子滤波器系统结构示意图，如图1所示，所述超窄单通带微波光子滤波器，包括：
激光器，为可调谐激光器；
第一光耦合器100，将所述激光器输入的激光分束，包括：第一端口110，第二端口120和第三端口130，其中，第一端口110与所述激光器相连；
单边带调制模块300，与所述第一光耦合器100的第二端口120相连，
单边带抑制载波调制模块400，与所述第一光耦合器100的第三端口130相连；
微波信号源，用于发射微波信号，与所述单边带抑制载波调制模块400的微波输入端口相连；
第一光放大器，与所述单边带调制模块300相连；
第二光放大器，与所述单边带抑制载波调制模块400相连；
第二光耦合器200，包括：第一端口210，第二端口220和第三端口230，其中，第二端口220与所述第一光放大器相连，第三端口230与所述第二光放大器相连；
布里渊随机光纤激光器腔500，与所述第二光耦合器200的第一端口210相连；
光电探测器600，与所述布里渊随机光纤激光器腔500相连；以及
矢量网络分析仪700，一端与所述光电探测器600相连，另一端与所述单边带调制模块300的微波输入端口相连。
在本公开实施例中，所述可调谐激光器产生频率为fc的激光，由第一光耦合器100的第一端口110输入，然后以耦合比为50％：50％分束成两束激光，其中一束激光由第一光耦合器100的第二端口120输出，进入单边带调制模块300，另外一束激光由第一光耦合器100的第三端口130输出，进入单边带抑制载波调制模块400；从矢量网络分析仪700输出的用于测量滤波器频率响应特性的扫频微波信号fRF通过单边带调制模块300调制到激光上，单边带调制模块300的输出信号是频率为fc的光载波与频率为fc+fRF的上边带，经过第一光放大器放大之后通过第二光耦合器200进入布里渊随机光纤激光器腔500；从微波信号源输出的频率为fp的微波信号通过单边带抑制载波调制模块400调制到激光上，单边带抑制载波调制模块400的输出信号是频率为fc+fp的上边带，经过第二光放大器放大之后通过第二光耦合器200进入布里渊随机光纤激光器腔500；布里渊随机光纤激光器腔500的输出信号进入光电探测器600，拍频得到的微波信号输入进矢量网络分析仪700，从而得到本公开微波光子滤波器的频率响应特性。
在本公开实施例中，图2为所述微波光子滤波器中单边带调制模块300的结构示意图，如图2所示，所述单边带调制模块300，包括：
第一相位调制器310，以及
第一光滤波器320，与所述第一相位调制器310相连。
所述第一光滤波器320为可调带通滤波器，滤除第一相位调制器310输出信号中的下边带，只保留光载波与上边带。
在本公开实施例中，图3是所述微波光子滤波器中单边带抑制载波调制模块400的结构示意图，如图3所示，所述单边带抑制载波调制模块400，包括：
第二相位调制器410，以及
第二光滤波器420，与所述第二相位调制器410相连。
所述第二光滤波器420为可调带通滤波器，滤除第二相位调制器410输出信号中的载波和下边带，只保留上边带。
在本公开实施例中，图4是所述微波光子滤波器中布里渊随机光纤激光器腔500的结构示意图，如图4所示，所述布里渊随机光纤激光器腔500，包括：第一光环行器510，第二光环行器520，提供布里渊增益的第一光纤530，提供瑞利散射反馈的第二光纤540，以及光隔离器550；第一光环行器510的①端口与光隔离器550的输出端口分别作为布里渊随机光纤激光器腔500的输入端口与输出端口，第一光环行器510的②、③端口分别与第二光环行器520的①端口与第一光纤530的一端连接，第一光纤530的另外一端与第二光环行器520的③端口连接，第二光环行器520的②端口与第二光纤540的一端连接，第二光纤540的另外一端与光隔离器550的输入端口连接。
以频率fc的光载波为例说明布里渊随机光纤激光器腔500的原理，布里渊随机光纤激光器腔500的光路如图4中的虚线所示，虚线中的箭头朝向表示光的传输方向。光载波fc从光输入端输入，经过第一光环形器510的①端口和②端口，进入第一光纤530，在第一光纤530中产生频率为fc-fB_c、反向传输的自发布里渊散射信号，自发布里渊散射信号经过第一光环形器510的②端口和③端口，传输至第二光环形器520的①端口和②端口，然后进入第二光纤540，自发布里渊散射信号在第二光纤540中发生瑞利后向散射，频率不发生改变，仍为fc-fB_c，瑞利散射信号经过第二光环形器520的②端口和③端口，输入至第一光纤530中，频率为fc的光载波与频率为fc-fB_c瑞利散射信号在第一光纤530中传输方向相反、频率差为布里渊频移fB_c，如果光载波fc的功率满足受激布里渊散射阈值，则光载波fc与瑞利散射信号fc-fB_c在第一光纤530中互相作用，发生受激布里渊散射，瑞利散射信号fc-fB_c被放大。被放大的瑞利散射信号与光载波fc新产生的自发布里渊散射信号一起按着之前描述的光路方向传输，经过第一光环形器510、第二光环形器520、第二光纤540，又回到第一光纤530，形成一个激光器腔，在这个激光器腔中，增益由第一光纤530的受激布里渊散射提供，反馈由第二光纤540的瑞利散射提供，经过瑞利散射后的信号被衰减，如果由第一光纤530提供的受激布里渊增益大于第二光纤540的瑞利散射衰减，则频率为fc-fB_c的信号在激光器腔中多次传输之后，将从光隔离器550激发输出，产生频率为fc-fB_c的激光信号。
在本公开实施例中，图5是所述微波光子滤波器中光信号在布里渊随机光纤激光器腔经过受激布里渊散射放大与瑞利散射反馈的示意图，如图5所示，箭头代表光信号的传输方向，布里渊随机光纤激光器腔500中光信号所获得的增益由第一光纤530中受激布里渊散射提供，反馈由第二光纤540的瑞利散射提供，第二光纤540中的瑞利散射可以看作数量为M(M→∞)个反射率分别为Ri(0＜Ri＜1，i＝1、2、…、M)的反射镜反射。
在本公开实施例中，提供超窄单通带微波光子滤波器的原理示意图，图6为所述原理示意图，如图6所示，其中，图6(a)是单边带调制模块300与单边带抑制载波调制模块400的输出信号分别经过第一光放大器与第二光放大器放大后输出信号的光谱示意图，单边带调制模块300的输出信号包括频率为fc的光载波与频率为fc+fRF的上边带，频率为fc的光载波经过第一光放大器放大之后，其功率值位于布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值之上，频率为fc+fRF的上边带经过第一光放大器放大之后，其光功率仍较小，位于布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值之下；单边带抑制载波调制模块400的输出信号包括频率为fc+fp的上边带，经过第二光放大器放大之后，其功率接近布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值。
其中，图6(b)是布里渊随机光纤激光器腔500的输出信号光谱示意图，频率为fc的光载波功率由于满足布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值，激发出频率为fc-fB_c的激光；频率为fc+fp的上边带的功率接近布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值，在布里渊随机光纤激光器腔500中形成一个超窄增益谱，增益谱的中心频率为fc+fp-fB_p、3dB带宽为ΔfBRFL；频率为fc+fRF的上边带没有达到布里渊随机光纤激光器腔500的激发功率阈值，只有对应的频率为fc+fRF-fB_RF、功率非常低的自发布里渊散射信号输出；但是，当自发布里渊散射信号fc+fRF-fB_RF处于频率为fc+fp的上边带产生的增益谱(中心频率为fc+fp-fB_p、3dB带宽为ΔfBRFL)范围内时，将获得增益被放大，从而激发出激光信号，并且与频率为fc-fB_c的激光拍频，产生微波信号。fB_c、fB_p、fB_RF分别为光载波fc、频率为fc+fp的光信号以及频率为fc+fRF的光信号在第一光纤530中的布里渊频移。以光载波fc对应的布里渊频移为例，fB_c＝2nυA/λc，其中n为第一光纤530折射率，υA为声波在第一光纤530中的速度，λc为光载波fc在真空中对应的波长。
其中，图6(c)是光电探测器600拍频之后得到的微波信号输入进矢量网络分析仪700，从而得到本公开微波光子滤波器的频率响应特性的示意图，该微波光子滤波器的通带中心频率fpass＝(fc+fp-fB_p)-(fc-fB_c)＝fp-ΔfB，其中ΔfB为布里渊频移fB_p、fB_c的差值，即ΔfB＝fB_p-fB_c，fpass由微波信号频率fp、ΔfB决定，若fp、fc的频率差为定值，则ΔfB也为定值，从而通过调节频率fp，可调节微波光子滤波器的通带中心频率fpass，具有单通带中心频率可调谐的优点；值得注意的是，若fp、fc的频率差为50GHz范围内，则ΔfB也为3MHz范围内，AfB值远小于fp，对于一些通带中心频率fpass准确度要求不高的应用领域，可以不考虑ΔfB；微波光子滤波器的3dB带宽Δfpass等于布里渊随机光纤激光器腔500的增益谱3dB带宽ΔfBRFL，即Δfpass＝ΔfBRFL。由于布里渊随机光纤激光器腔500具有超窄3dB带宽ΔfBRFL，可以达到Hz量级，因此本公开的微波光子滤波器的3dB带宽Δf3dB可以取得显著突破，达到Hz量级。
由于布里渊随机光纤激光器腔500具有超窄3dB带宽ΔfBRFL，已经被实验证明可以到达Hz量级(M.Pang，X.Bao，L.Chen，″Observation of narrow linewidth spikes in thecoherent Brillouin random fiber laser，″Optics Letters，38 1866-1868，2013)，此外，根据Δfpass＝ΔfBRFL，从而本公开可以实现Hz量级超窄单通带微波光子滤波，与现有技术方案相比，本公开的单通带3dB带宽Δf3dB取得显著突破。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)单边带调制模块通过双平行马赫曾德尔调制器与90°电桥实现；
(2)将用于产生受激布里渊散射的光纤由高非线性光纤等其它种类的光纤或者由硫族化合物(chalcogenide)光波导等其它类型的集成光波导代替。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开超窄单通带微波光子滤波器有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供了一种超窄单通带微波光子滤波器，利用布里渊随机光纤激光器的超窄增益腔特性，使本公开的微波光子滤波器的3dB带宽Δf3dB取得显著突破，可以达到Hz量级，缓解现有微波光子滤波器难以实现3dB带宽MHz量级以下单通带滤波的问题，还具有中心频率可调、带外抑制比高等优点。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超窄单通带微波光子滤波器，包括：
激光器，为可调谐激光器；
第一光耦合器(100)，其第一端口(110)与所述激光器相连，用于将所述激光器输入的激光分束；
单边带调制模块(300)，与所述第一光耦合器(100)的第二端口(120)相连；
单边带抑制载波调制模块(400)，与所述第一光耦合器(100)的第三端口(130)相连；
微波信号源，用于发射微波信号，与所述单边带抑制载波调制模块(400)的微波输入端口相连；
第一光放大器，与所述单边带调制模块(300)相连；
第二光放大器，与所述单边带抑制载波调制模块(400)相连；
第二光耦合器(200)，其第二端口(220)与所述第一光放大器相连，第三端口(230)与所述第二光放大器相连；
布里渊随机光纤激光器腔(500)，与所述第二光耦合器(200)的第一端口(210)相连；
光电探测器(600)，与所述布里渊随机光纤激光器腔(500)相连；以及
矢量网络分析仪(700)，一端与所述光电探测器(600)相连，另一端与所述单边带调制模块(300)的微波输入端口相连。
2.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述第一光耦合器(100)，包括第一端口(110)，第二端口(120)和第三端口(130)，所述第二光耦合器(200)，包括第一端口(210)，第二端口(220)和第三端口(230)。
3.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述单边带调制模块(300)，包括：
第一相位调制器(310)，以及
第一光滤波器(320)，与所述第一相位调制器(310)相连。
4.根据权利要求3所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述第一光滤波器(320)为可调带通滤波器，滤除所述第一相位调制器(310)输出信号中的下边带，只保留光载波与上边带。
5.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述单边带抑制载波调制模块(400)，包括：
第二相位调制器(410)，以及
第二光滤波器(420)，与所述第二相位调制器(410)相连。
6.根据权利要求5所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述第二光滤波器(420)为可调带通滤波器，滤除所述第二相位调制器(410)输出信号中的载波和下边带，只保留上边带。
7.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其中，所述布里渊随机光纤激光器腔(500)，包括：
第一光环行器(510)；
第二光环行器(520)；
第一光纤(530)，用于提供布里渊增益；
第二光纤(540)，用于提供瑞利散射反馈；以及
光隔离器(550)。
8.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，所述单边带调制模块(300)输出信号包括频率为fc的光载波与频率为fc+fRF的上边带，其中fRF是矢量网络分析仪(700)输出的扫频微波信号频率，经过第一光放大器放大之后，频率为fc的光载波功率满足布里渊随机光纤激光器腔(500)的激发功率阈值，激发出频率为fc-fB_c的激光，其中fB_c为光载波fc在第一光纤(530)中的布里渊频移；经过第一光放大器放大之后，频率为fc+fRF的上边带的功率没有达到布里渊随机光纤激光器腔(500)的激发功率阈值，只有对应的频率为fc+fRF-fB_RF、功率非常低的自发布里渊散射信号输出，其中fB_RF为上边带fc+fRF在第一光纤(530)中的布里渊频移。
9.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，所述单边带抑制载波调制模块(400)输出信号是频率为fc+fp的上边带，其中fp是微波信号源的频率，经过第二光放大器放大之后，频率为fc+fp的上边带的功率接近布里渊随机光纤激光器腔(500)的激发功率阈值，在布里渊随机光纤激光器腔(500)中形成一个超窄增益谱，该增益谱的中心频率为fc+fp-fB_p、3dB带宽为ΔfBRFL，其中fB_p为上边带fc+fp在第一光纤(530)中的布里渊频移，若所述自发布里渊散射信号频率fc+fRF-fB_RF处于频率为fc+fp的上边带产生的增益谱范围内，将激发出激光信号，并且与所述单边带调制模块(300)输出信号被激发出的频率为fc-fB_c的激光拍频，产生微波信号。
10.根据权利要求1所述的超窄单通带微波光子滤波器，其单通带中心频率fpass＝fp-ΔfB，其中ΔfB为布里渊频移fB_p、fB_c的差值，即ΔfB＝fB_p-fB_c，通过调节频率fp可以调节微波光子滤波器的通带中心频率fpass，微波光子滤波器单通带的3dB带宽Δfpass等于布里渊随机光纤激光器腔(500)的增益谱的3dB带宽ΔfBRFL，即Δfpass＝ΔfBRFL。
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