CN113625274B - 一种基于微波光子技术的雷达芯片电路、雷达系统及成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微波光子技术的雷达芯片电路、雷达系统及成像方法。本发明利用光子集成技术在光子芯片上集成了微波光子雷达发射链路以及基于并行调制混频接收结构的接收链路。本发明采用集成光子技术能够很好保证光路之间的一致性与稳定性，而无需如分离系统采用偏振复用等方式来保证光路间的相干性，简化系统结构，能显著的减小系统的尺寸、重量与功耗并提高系统的稳定性。本发明采用并行调制混频接收结构，能够提高系统的转换效率以及线性度。同时，本发明采用非对称马赫曾德尔调制器通过调节输入波长，使相应的折射率发生改变，从而两臂激光所经历的光程发生相对变化得到相位的相对变化，可以直接通过调制波长来实现偏置点的调节。
Description
技术领域
本发明涉及雷达领域，收发一体微波光子雷达芯片电路系统，尤其是一种基于并行调制混频接收结构的微波光子雷达芯片电路系统及成像方法。
背景技术
近年来，随着遥感技术的快速发展，雷达作为遥感信息获取的重要手段之一，其性能指标不断被提出新的要求以应对新的感知需求。其中带宽作为成像雷达的核心指标之一，是影响雷达距离分辨率的关键。为了满足现代成像雷达提出的能够发现及识别飞机、汽车、舰船甚至小型无人机的需求，要求雷达分辨率达到厘米级别，这就要求雷达的带宽达到GHz级别。对于传统的电子雷达，由于受到电子器件的带宽限制，一般工作带宽只有数百MHz。对于上GHz带宽的信号，采用传统电子器件产生、传输及处理都非常困难，需要投入很高的设计生产成本并且难以获得高质量信号。随着微波光子技术的发展，将光电子技术应用于雷达领域成为了近年来的研究热点。由于光子技术固有大带宽、低传输损耗、大动态、抗电磁干扰及丰富复用资源的优势，能够有效突破传统电子技术在宽带信号产生处理中存在的瓶颈，从而提高雷达的工作带宽，实现高分辨力成像。
世界首个微波光子雷达是由意大利CNIT在2014年提出的以锁模激光器作为光源的成像雷达系统。由于采用锁模激光器产生并处理雷达信号，因此雷达带宽被激光的模式间隔所限制。近年来我国亦进行了大量微波光子雷达相关设计验证。其中，中国科学院空天信息研究院在2017年研制并验证了我国的首个微波光子雷达，该系统实现了带宽为600MHz的雷达信号产生及接收，距离分辨率达到0.25cm。同年，南京航空航天大学利用微波光子技术，采用基于串行调制的微波光子去斜接收结构，实现了瞬时带宽8GHz的微波光子雷达系统，分辨率达到2cm。然而采用分立器件搭建的微波光子雷达系统存在体积大，功耗大且易受环境影响工作状态不稳定等问题。随着光子集成技术的发展，光子集成微波光子雷达能有效地解决分立器件系统存在的问题。2020年，南京航空航天大学报道了基于串行调制混频结构的微波光子雷达芯片电路，芯片电路的尺寸为1.45mm×2.5mm，实现了Ku波段6GHz带宽雷达信号的产生与接收，距离分辨率达2.7cm。
综上，现有的微波光子雷达系统多数是基于分立光电器件，因此存在着系统体积、重量及功耗(SWaP)大以及系统工作状态易受环境影响等问题。集成光子技术能很好地减小系统的SWaP，已报道的集成微波光子雷达芯片电路系统结构简单，存在转换效率低、线性度较差和动态范围偏低等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于微波光子技术的雷达芯片电路、雷达系统及成像方法，尤其是一种基于并行调制混频接收结构的微波光子雷达芯片电路系统及成像方法，以期解决上述技术问题中的至少之一。本发明采用并联式探测器、窄带高抑制比光学滤波器、平衡探测器等器件结构设计，可以提高链路设射频增益、改善噪声特性、提升系统动态范围，实施高质量微波光子雷达芯片。
为实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：
本发明的第一个方面提出了一种基于微波光子技术的雷达芯片电路。所述芯片电路上集成有以下光子组件：第一光栅耦合器，第一非对称马赫曾德尔调制器，第一1×2光耦合器，双注入并联式光电探测器，第二光栅耦合器，第二1×2光耦合器，第二非对称马赫曾德尔调制器，第三非对称马赫曾德尔调制器，第一级联微环谐振滤波器，第二级联微环谐振滤波器，2×2光耦合器，平衡型光电探测器。片上光子组件通过光波导进行连接，具体连接方式如下：第一光栅耦合器的输出端与第一非对称马赫曾德尔调制器连接，第一非对称马赫曾德尔调制器的输出端与第二1×2光耦合器的输入端连接，第二1×2光耦合器的上输出端口与下输出端口分别与双注入并联式光电探测器的上输入端口与下输入端口连接。以上光子组件连接后共同构成微波光子雷达芯片电路的发射端部分。微波光子雷达芯片电路的接收端部分光子组件及连接方式如下：第二光栅耦合器的输出端口与第二1×2光耦合器连接，第二1×2光耦合器的上输出端口与第二非对称马赫曾德尔调制器的输入端口连接，第二1×2光耦合器的下输出端口与第三非对称马赫曾德尔调制器的输入端口连接，第二非对称马赫曾德尔调制器的输出端口与第一级联微环谐振滤波器的输入端口连接，第三非对称马赫曾德尔调制器的输出端口与第二级联微环谐振滤波器的输入端口连接，第一级联微环谐振滤波器的输出端口与2×2光耦合器的上输入端口连接，第二级联微环谐振滤波器的输出端口与2×2光耦合器的下输入端口连接，2×2光耦合器的上输出端口与平衡型光电探测器的上输入端口连接，2×2光耦合器的下输出端口与平衡型光电探测器的下输入端口连接。
本发明的第二个方面提出了一种基于微波光子技术的雷达系统，包括连续波激光器，微波信号源，3个微波巴伦，1×2微波功分器，发射天线，接收天线，上述的光子集成芯片电路，以及数据采集与处理系统。
本发明的第三个方面提出了一种基于微波光子技术的雷达系统的成像方法，包括以下步骤：
连续波激光器输出频率为fo的连续波激光，通过光子集成芯片电路上的第一光栅耦合器与第二光栅耦合器耦合到芯片电路中作为光源。通过调谐激光器输出激光的波长使光子集成芯片电路中非对称马赫曾德尔调制器的两臂引入的固有光相位差达到(2N-1)π(N为整数)从而使马赫曾德尔调制器工作在最小偏置点。
微波信号源产生频率为fc+kt的中频线性调频信号，信号源输出的中频线性调频信号通过微波巴伦后输入到光子集成芯片电路上发射端的第一非对称马赫曾德尔调制器的两臂进行推挽式驱动，由于调制器工作在最小偏置点，因此其输出光谱为载波抑制的正负一阶边带，频率分别为fo-fc-kt与fo+fc+kt。第一非对称马赫曾德尔调制器的输出光经过第一1×2光耦合器后输入到双注入并联式光电探测器中进行光电转换。
频率为fo-fc-kt与fo+fc+kt的两个光信号边带在在发射端的双注入并联式光电探测器完成光电转换拍频得到频率为2fc+2kt的微波信号。得到的微波信号通过1×2微波功分器进行功分，其中一路作为本振信号，另一路作为探测信号通过天线辐射到自由空间中进行探测。
1×2微波功分器输出的本振信号通过微波巴伦对第二非对称马赫曾德尔调制器进行调制。由于工作在最小偏置点，第二非对称马赫曾德尔调制器的输出为载波抑制的双边带输出，输出频率为fo-2fc-2kt与fo+2fc+2kt的正负一阶光边带信号。
第二非对称马赫曾德尔调制器输出的光信号输入到第一级联微环谐振滤波器中。第一级联微环谐振滤波器通过设计和控制被调谐在频率fo+2fc+2kt附近，将输入光信号的负一阶边带滤除，保留正一阶边带。经过第一级联微环谐振滤波器滤波后的光信号作为光本振信号输入到2×2光耦合器的上输入端口。
接收天线接收到经过延时τ的频率为2fc+2k(t-τ)的回波信号后通过微波巴伦对第三非对称马赫曾德尔调制器进行调制。由于工作在最小偏置点，第三非对称马赫曾德尔调制器的输出为载波抑制的双边带输出，输出频率为fo-2fc-2k(t-τ)与fo+2fc+2k(t-τ)的正负一阶光边带信号。
第三非对称马赫曾德尔调制器输出的光信号输入到第二级联微环谐振滤波器中。第二级联微环谐振滤波器通过设计和控制被调谐在频率fo+2fc+2kt附近，由于fo+2fc+2k(t-τ)与fo+2fc+2kt处于相同频段，因此滤波器将输入光信号的负一阶边带滤除，保留正一阶边带。经过第二级联微环谐振滤波器滤波后的光信号作为光回波信号输入到2×2光耦合器的下输入端口。
光本振信号与光回波信号在经过2×2光耦合器后，2×2光耦合器的两路输出光分别输入到平衡型光电探测器中进行光电转换同时实现去斜操作，得到拍频信号频率为光回波信号与光本振信号的差频，即2kτ。
平衡型光电探测器输出的电信号输入到数据采集及处理系统中，通过解算去斜信号的频率kτ得到对应的目标延时τ，从而得到距离信息d＝vτ/2，其中v为电磁波在大气中的传输速度。通过雷达成像算法对脉间信息进行处理可以进一步得到雷达二维成像结果。
基于上述技术方案可知，本发明的一种基于微波光子技术的雷达芯片电路、雷达系统及成像方法，相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：
(1)本发明与采用分立器件实现并行调制混频接收结构相比，采用集成光子技术能够很好保证光路之间的一致性与稳定性，而无需如分离系统采用偏振复用等方式来保证光路间的相干性，无需偏振复用、偏振解复用器件，简化系统结构。
(2)本发明采用并行调制混频接收结构，与串行调制混频接收结构相比，能够提高系统的转换效率以及线性度。
(3)本发明通过集成光子技术将光栅耦合器、光耦合器、马赫曾德尔调制器、光滤波器、光电探测器等光子组件都集成到一个芯片电路上，与分立器件组成的系统相比能显著的减小系统的尺寸、重量与功耗并提高系统的稳定性。
(4)本发明采用非对称马赫曾德尔调制器，通过利用两臂的光路物理长度不同，通过调节输入波长，使相应的折射率发生改变，从而两臂激光所经历的光程发生相对变化得到相位的相对变化。因此可以直接通过调制波长来实现偏置点的调节。
(5)本发明采用双驱马赫等德尔调制器，通过分别调节调制器两臂的偏置电压，对消马赫增德尔中上下两个相位调制器在电光调制过程中所产生的非线性，抑制微波光子雷达芯片电路发射端部分的谐波与杂散。
(5)本发明在光子芯片电路上集成了级联微环谐振滤波器，能够实现窄带宽且通带平坦的高抑制比光滤波器，抑制微波光子雷达芯片电路发射端部分中马赫增德尔调制器产生的载波与-1阶边带，从而减小处理信号的干扰，抑制链路非线性，提高接收机的动态范围。
(6)本发明在光子芯片电路的发射端集成了双注入并联式光电探测器，与使用单个普通光电探测器相比能够提高其饱和光功率，提高微波光子雷达芯片电路发射端部分的射频增益。本发明在光子芯片电路的接收端集成了平衡光电探测器，与使用单个普通光电探测器相比能够抑制共模噪声，改善微波光子雷达芯片电路接收端部分的探测能力。
附图说明
图1是本发明的微波光子雷达系统的总体结构示意图；
图2是本发明的微波光子雷达芯片电路结构示意图，其中各标号的定义如下：1、第一光栅耦合器，2、第二光栅耦合器，3、第一1×2光耦合器，4、第一非对称马赫曾德尔调制器，5、第二非对称马赫曾德尔调制器，6、第三非对称马赫曾德尔调制器，7、第一级联微环谐振滤波器，8、第二级联微环谐振滤波器，9、第二1×2光耦合器，10、2×2光耦合器，11、双注入并联式光电探测器，12、平衡型光电探测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
根据本发明的实施例，提出一种基于微波光子技术的雷达芯片电路、雷达系统及成像方法，具体的是一种基于并行调制混频接收结构的微波光子雷达芯片电路系统及成像方法。图1为本发明所提出的微波光子雷达系统的总体结构示意图，如图所示，其包括连续波激光器，微波信号源，3个微波巴伦，1×2微波功分器，发射天线，接收天线，光子集成芯片电路，以及数据采集与处理系统。
其中所述光子集成芯片电路结构示意图如图2所示，集成有以下光子组件：第一光栅耦合器1，第一非对称马赫曾德尔调制器4，第一1×2光耦合器3，双注入并联式光电探测器11，第二光栅耦合器2，第二1×2光耦合器9，第二非对称马赫曾德尔调制器5，第三非对称马赫曾德尔调制器6，第一级联微环谐振滤波器7，第二级联微环谐振滤波器8，2×2光耦合器10，平衡型光电探测器12。
本发明利用连续波激光器作为集成光子芯片电路的光源，由第一非对称马赫曾德尔调制器4与双注入并联式光电探测器11组成微波光子倍频链路，将微波信号源产生的中频线性调频信号进行倍频得到两倍带宽的探测信号及本振信号；在接收端，本振信号被调制到第二非对称马赫曾德尔调制器5，回波信号被调制到第三非对称马赫曾德尔调制器6，调制后的光信号经过2×2光耦合器10后输入到平衡型光电探测器12完成回波信号的去斜操作。得到的去斜信号由数据采集与处理系统进行处理得到目标的距离信息以及二维成像结果。
具体的，如图1所示连续波激光器输出连续波激光作为光源，光场Eo(t)可以表示为：
Eo(t)＝Aoexp(j2πfot) (1)
其中Ao表示光场幅度，fo为频率，j为复数单位，t为时间变量。连续波激光通过光栅耦合器输入到光子集成芯片电路中。在发射端，第一光栅耦合器1的输出光输入到第一非对称马赫曾德尔调制器4中，由于非对称马赫曾德尔调制器的两臂物理长度不同，而光波导的折射率是波长相关的函数，因此可以通过调谐输入光波长，利用两臂的光程差引入相位差，从而使马赫曾德尔调制器偏置在最小偏置点，可以表示为：
其中λ为输入光波长，n(λ)为波长相关的折射率，ΔL为两臂之间的物理长度差。
微波信号源产生中频线性调频信号用于驱动第一非对称马赫曾德尔调制器4，中频线性调频信号EIF(t)可以表示为：
EIF(t)＝Vecos(2πfct+πkt2) (3)
其中Ve为电压幅度，fc是中心频率，k是调频率。中频线性调频信号通过微波巴伦分路后得到相位相差180°的两路中频线性调频信号，分别调制第一非对称马赫曾德尔调制器4的两臂，由于调制器偏置在最小偏置点，因此可以在输出端得到载波抑制调制的双边带光信号，控制中频信号的幅度使其满足小信号条件，则调制器输出光信号是正负一阶边带占主要功率，忽略高阶边带，因此第一非对称马赫曾德尔调制器4的输出光场可以表示为：
其中J1为一阶第一类贝塞尔函数，βe＝πVe/Vπ为马赫增德尔调制器的调制系数，Vπ为半波电压。调制器输出的光经过第一1×2光耦合器3，输入到双注入并联式光电探测器11中，进行光电转换，光电探测器的输出IPD(t)可以表示为：
IPD(t)∝cos(4πfct+2πkt2) (5)
经过光电转换后，在光电探测器的输出得到正负一阶光边带拍频产生的二倍频线性调频信号。倍频后的信号经过1×2微波功分器后，其中一路作为本振信号输入到接收端，另一路通过发射天线辐射到自由空间对目标进行探测。
在接收端，第二光栅耦合器2输出的光信号输入到第二1×2光耦合器9进行分路。其中一路输出光输入到第二非对称马赫曾德尔调制器5。在第二非对称马赫曾德尔调制器5，光载波被发射端功分得到的本振信号调制。与第一非对称马赫曾德尔调制器4相同，第二非对称马赫曾德尔调制器5也偏置在最小偏置点。本振信号经过微波巴伦得到两路反相信号后分别驱动第二非对称马赫曾德尔调制器5的两臂，将本振信号调制到光上。第二非对称马赫曾德尔调制器5的输出EMZM2(t)可以表示为：
其中βLO＝πVLO/Vπ是调制系数，其中VLO为本振电压幅度。第二非对称马赫曾德尔调制器5输出的调制光信号作为光本振，输入到第一级联微环谐振滤波器7。第一级联微环谐振滤波器7的透射峰调谐到第二非对称马赫曾德尔调制器5输出光的正一阶光边带处，使滤波后的光本振信号仅保留正一阶光边带信号并输入到2×2光耦合器10。
第二1×2光耦合器9输出的另一路光输入到第三非对称马赫曾德尔调制器6。接收天线接收回波后通过微波巴伦得到两路反相信号后输入到第三非对称马赫曾德尔调制器6的两臂电极上。与第一、第二非对称马赫曾德尔调制器1、5一样，第三非对称马赫曾德尔调制器6偏置在最小偏置点。经过回波调制后，第三非对称马赫曾德尔调制器6的输出EMZM3(t)可以表示为：
其中βecho＝πVecho/Vπ，其中Vecho为回波信号电压幅度，τ为回波的延时。第三非对称马赫曾德尔调制器6输出的光信号输入到第二级联微环谐振滤波器8。滤波后，得到保留的正一阶光边带输入到2×2光耦合器10中。
经过2×2光耦合器10后，光耦合器两端输出的光信号可以表示为：
2×2光耦合器10的两个端口输出的光信号输入到平衡型光电探测器12中，平衡光电探测器12输出的光电流为两个光电探测器的电流之差，因此可以抑制共模信号和噪声，平衡光电探测器12的输出为回波的去斜信号IBPD(t)表示为：
IBPD(t)∝cos(2kτt+2fcτ+fot-kτ2) (9)
平衡光电探测器12输出的电信号输入到数据采集与处理系统中处理，由式(9)可以看出，回波延时τ与去斜信号频率成正比，因此目标的距离可以通过下式得到：
其中fdechirp表示平衡光电探测器12输出的去斜信号的频率，c为自由空间中的光速。经过以上处理后则可以得到目标的距离信息，进一步经过雷达成像算法对多个脉冲相干处理后可以得到二维成像结果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于微波光子技术的雷达系统的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
连续波激光器输出频率为fo的连续波激光，通过光子集成芯片电路上的第一光栅耦合器与第二光栅耦合器耦合到芯片电路中作为光源；通过调谐连续波激光器输出激光的波长使光子集成芯片电路中第一非对称马赫曾德尔调制器的两臂引入的固有光相位差达到(2N-1)π，其中N为整数，从而使马赫曾德尔调制器工作在最小偏置点；
微波信号源产生频率为fc+kt的中频线性调频信号，微波信号源输出的中频线性调频信号通过第一微波巴伦后输入到光子集成芯片电路上发射端的第一非对称马赫曾德尔调制器的两臂进行推挽式驱动，由于调制器工作在最小偏置点，因此其输出光谱为载波抑制的正负一阶边带，频率分别为fo-fc-kt与fo+fc+kt；第一非对称马赫曾德尔调制器的输出光经过第一1×2光耦合器后输入到双注入并联式光电探测器中进行光电转换，其中fc为中心频率，t为时间，k为调频率；
频率为fo-fc-kt与fo+fc+kt的两个光信号边带在在发射端的双注入并联式光电探测器完成光电转换拍频得到频率为2fc+2kt的微波信号；得到的微波信号通过1×2微波功分器进行功分，其中一路作为本振信号，另一路作为探测信号通过天线辐射到自由空间中进行探测；
1×2微波功分器输出的本振信号通过微波巴伦对第二非对称马赫曾德尔调制器进行调制；由于工作在最小偏置点，第二非对称马赫曾德尔调制器的输出为载波抑制的双边带输出，输出频率为fo-2fc-2kt与fo+2fc+2kt的正负一阶光边带信号；
第二非对称马赫曾德尔调制器输出的光信号输入到第一级联微环谐振滤波器中；第一级联微环谐振滤波器通过设计和控制被调谐在频率fo+2fc+2kt附近，将输入光信号的负一阶边带滤除，保留正一阶边带；经过第一级联微环谐振滤波器滤波后的光信号作为光本振信号输入到2×2光耦合器的上输入端口；
接收天线接收到经过延时τ的频率为2fc+2k(t-τ)的回波信号后通过微波巴伦对第三非对称马赫曾德尔调制器进行调制；由于工作在最小偏置点，第三非对称马赫曾德尔调制器的输出为载波抑制的双边带输出，输出频率为fo-2fc-2k(t-τ)与fo+2fc+2k(t-τ)的正负一阶光边带信号；
第三非对称马赫曾德尔调制器输出的光信号输入到第二级联微环谐振滤波器中；第二级联微环谐振滤波器通过设计和控制被调谐在频率fo+2fc+2kt附近，由于fo+2fc+2k(t-τ)与fo+2fc+2kt处于相同频段，因此滤波器将输入光信号的负一阶边带滤除，保留正一阶边带；经过第二级联微环谐振滤波器滤波后的光信号作为光回波信号输入到2×2光耦合器的下输入端口；
光本振信号与光回波信号在经过2×2光耦合器后，2×2光耦合器的两路输出光分别输入到平衡型光电探测器中进行光电转换同时实现去斜操作，得到拍频信号频率为光回波信号与光本振信号的差频，即2kτ；
平衡型光电探测器输出的电信号输入到数据采集及处理系统中，通过解算去斜信号的频率kτ得到对应的目标延时τ，从而得到距离信息d＝vτ/2，其中v为电磁波在大气中的传输速度，通过雷达成像算法对脉间信息进行处理进一步得到雷达二维成像结果；
所述的基于微波光子技术的雷达系统，包括芯片电路，连续波激光器，微波信号源，3个微波巴伦，1×2微波功分器，发射天线，接收天线，以及数据采集与处理系统，所述连续波激光器分别输入到芯片电路的第一光栅耦合器和第二光栅耦合器；
微波信号源通过第一微波巴伦连接到芯片电路中的第一非对称马赫曾德尔调制器；
芯片电路的发射端部分通过1×2微波功分器的一路输出与发射天线连接；
所述1×2微波功分器的另一路输出与芯片电路的第二非对称马赫曾德尔调制器连接；
接收天线通过第三微波巴伦连接到第三非对称马赫曾德尔调制器；
平衡型光电探测器连接到数据采集与处理系统；
所述芯片电路上集成有以下光子组件：第一光栅耦合器，第一非对称马赫曾德尔调制器，第一1×2光耦合器，双注入并联式光电探测器，第二光栅耦合器，第二1×2光耦合器，第二非对称马赫曾德尔调制器，第三非对称马赫曾德尔调制器，第一级联微环谐振滤波器，第二级联微环谐振滤波器，2×2光耦合器，平衡型光电探测器；其中，
片上光子组件通过光波导进行连接，具体连接方式如下：第一光栅耦合器的输出端与第一非对称马赫曾德尔调制器连接，第一非对称马赫曾德尔调制器的输出端与第二1×2光耦合器的输入端连接，第二1×2光耦合器的上输出端口与下输出端口分别与双注入并联式光电探测器的上输入端口与下输入端口连接，以上光子组件连接后共同构成微波光子雷达芯片电路的发射端部分；
微波光子雷达芯片电路的接收端部分光子组件及连接方式如下：第二光栅耦合器的输出端口与第一1×2光耦合器连接，第一1×2光耦合器的上输出端口与第二非对称马赫曾德尔调制器的输入端口连接，第一1×2光耦合器的下输出端口与第三非对称马赫曾德尔调制器的输入端口连接，第二非对称马赫曾德尔调制器的输出端口与第一级联微环谐振滤波器的输入端口连接，第三非对称马赫曾德尔调制器的输出端口与第二级联微环谐振滤波器的输入端口连接，第一级联微环谐振滤波器的输出端口与2×2光耦合器的上输入端口连接，第二级联微环谐振滤波器的输出端口与2×2光耦合器的下输入端口连接，2×2光耦合器的上输出端口与平衡型光电探测器的上输入端口连接，2×2光耦合器的下输出端口与平衡型光电探测器的下输入端口连接。
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