CN114095091B - 布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法及系统，包括如下步骤：产生多个光载波，分别作为多个布里渊分路泵浦光的载波；将多个电信号分别作为多个布里渊分路泵浦光展宽的外调制驱动电信号；将多个电信号转化为多个光信号；将多路泵浦光信号经过耦合器合为一路；输出布里渊滤波器频率范围内的电信号，进行强度调制，作为待测扫频光信号；步骤6：使合路泵浦光信号经过一段增益光纤，产生带宽扩展后的布里渊增益谱，对处于带宽范围内的信号进行放大和滤波处理；检测有无泵浦光信号时的电信号，得到布里渊微波光子滤波器的波形；优化布里渊微波光子滤波器的波形。本发明可实现带宽大范围可调节的布里渊微波光子滤波器。

Description

布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法及系统

技术领域

本发明涉及布里渊微波光子滤波器技术领域，具体地，涉及一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法及系统。

背景技术

微波光子滤波器是现代微波信号的光域处理过程中必不可少的组件之一，将电信号通过电光调制器调制到光域，利用光频频率高、带宽大的特点，采用光学器件对信号进行传输或处理后，再通过光电探测器转换为电信号，在系统输出端进行检测，从而获得处理后的电信号。与传统的滤波器相比，它具有高频、高效、宽带、低损耗，处理速度快，灵活的中心频率及带宽的可调谐性等优点，在无线电光纤系统、传感器、雷达、卫星通信、电子对抗系统、光学相控阵天线和光子模数转换等应用方面具有极大的优势。

布里渊微波光子滤波器利用光纤中受激布里渊散射效应低阈值、高增益、窄带宽、波长调节灵活的优点，通过扩展泵浦光带宽实现带宽可调节的滤波器，从而引起人们广泛的研究关注。布里渊微波光子滤波器的带宽由泵浦光带宽决定，通过直接调制或者外调制的方法，可以实现泵浦光带宽的扩展。然而，为保证滤波器的带宽和抑制比，需要对泵浦光功率进行放大，当前的光放大器增益有限，饱和输出功率有限，如果保证滤波器的高抑制比，可展宽的带宽范围将受到限制。

公开号为CN107659290A的专利文献公开了一种带宽扩展滤波器及其设计方法，该带宽扩展滤波器的设计方法包括：将该带宽扩展滤波器的系统损耗函数定义为通带损耗函数和阻带损耗函数的加权和；基于最小二乘准则计算出令该系统损耗函数最小的通带损耗函数和阻带损耗函数；基于该通带损耗函数、阻带损耗函数和带宽扩展比例，计算出该带宽扩展滤波器所需的阶数以及权值比重；和基于计算出的阶数和权值比重，确定该带宽扩展滤波器的冲激响应函数。但是该专利文献是通过计算带宽扩展滤波器所需的阶数以及权值比重，确定带宽扩展滤波器的冲激响应函数，进而实现扩展带宽，本发明采用技术方案与该专利文献不同。

公开号为CN1708785A的专利文献公开了一种带宽扩展装置，包括：频谱参数计算电路，对窄带输入信号计算频谱参数；系数计算电路，输入频谱参数并将其转换为带宽扩展了的信号的系数；增益电路，从增益调节电路输入增益，并在噪声生成电路的输出信号上乘以增益后输出给合成滤波器电路；合成滤波器电路，使来自增益电路的信号通过利用系数计算电路的系数构成的合成滤波器，从而输出扩展带宽用的高频信号y(n)；采样频率转换电路，输入窄带输入信号x(n)，并输出将其上采样到预定采样频率上的信号s(n)；加法器，相加高频信号y(n)和信号s(n)来输出带宽扩展信号。但是上述专利文献主要是针对生成电域的带宽扩展信号，而不针对实现布里渊微波光子滤波器带宽的扩展。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法及系统。

根据本发明提供的一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，包括如下步骤：

步骤1：通过多个可调光源分别产生具有频率差的多个光载波，多个所述光载波分别作为多个布里渊分路泵浦光的载波；

步骤2：将信号源生成带宽、频率可调节的多个电信号分别作为多个所述布里渊分路泵浦光展宽的外调制驱动电信号；

步骤3：将多个所述电信号分别通过以多个所述光载波为载波的多个单边带载波抑制电光调制模块转化为带宽可控的多个光信号，通过多个光学放大器分别提升多个光信号的功率，将放大后的多个光信号作为受激布里渊散射效应的多路泵浦光信号；

步骤4：将多路所述泵浦光信号经过耦合器合为一路，作为受激布里渊散射效应的合路泵浦光信号；

步骤5：通过矢量网络分析仪输出布里渊滤波器频率范围内的电信号，对输出的电信号进行强度调制，作为待测扫频光信号；

步骤6：使所述合路泵浦光信号经过一段增益光纤，使所述合路泵浦光信号在与泵浦光具有受激布里渊散射效应的频移处产生带宽扩展后的布里渊增益谱，对步骤5中处于带宽范围内的信号进行放大和滤波处理；

步骤7：采用网分检测有无泵浦光信号时的电信号，得到布里渊微波光子滤波器的波形；

步骤8：采用布里渊滤波器波形的采集与反馈校正算法，补偿系统器件不同频率下响应的非线性引入的波形失真，校正泵浦光信号的调制信号，优化布里渊微波光子滤波器的波形。

优选的，所述步骤1中，不同所述光载波间的最大频率差在受激布里渊散射效应的频移量之内。

优选的，所述步骤2中，每一路驱动电信号带宽与对应的相邻光载波的频率差相等。

优选的，所述步骤3中，单边带载波抑制电光调制模块为双臂马赫增德尔调制器，每一路泵浦光信号的滤出边带保持一致，均为上边带或均为下边带。

优选的，所述步骤4中，将泵浦合路信号通过偏振控制器进行调节。

优选的，所述步骤5中，所述矢量网络分析仪产生的扫频信号调制到光上后，对应的光信号频率范围与布里渊增益带宽范围重合，且与泵浦光信号传输方向相反。

优选的，所述步骤6中，产生布里渊增益谱的光纤为单模光纤、硫系波导、硒化物光纤或高非线性光纤中的任意一种。

优选的，所述步骤8中，布里渊微波光子滤波器的波形优化过程具体为：

步骤8.1：通过信号源产生初始泵浦调制电信号；

步骤8.2：通过网分检测系统生成的布里渊增益谱；

步骤8.3：将测量获得的滤波器波形与目标谱型对比，获得误差函数；

步骤8.4：将误差函数反馈给泵浦光的驱动电信号；

步骤8.5：不断重复上述做法直到获得理想的滤波器谱型。

优选的，布里渊微波光子滤波器的中心波长通过调节泵浦波长实现，多个泵浦光信号之间具有频率间隔。

本发明还提供一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展系统，包括第一载波抑制单边带调制模块、第二载波抑制单边带调制模块、第一光放大器、第二光放大器、光耦合器、第一偏振控制器、光环行器、第二偏振控制器、光隔离器、窄带光滤模块、强度调制器、光电探测器以及矢量网络分析仪；

所述第一载波抑制单边带调制模块的输入端、所述第二载波抑制单边带调制模块的输入端以及所述强度调制器的第一光输入端均用于接收可调光源输出光信号；所述第一载波抑制单边带调制模块和所述第二载波抑制单边带调制模块用于生成可控泵浦光信号；

所述第一载波抑制单边带调制模块的输出端连接所述第一光放大器的输入端，所述第一光放大器的输出端连接所述光耦合器的第一输入端；

所述光耦合器的输出端连接所述第一偏振控制器的输入端，所述第一偏振控制器的输出端连接所述光环行器的第一输入端；

所述第二载波抑制单边带调制模块的输出端连接所述第二光放大器的输入端，所述第二光放大器的输出端连接所述光耦合器的第二输入端；

所述强度调制器的输出端连接所述窄带光滤模块的输入端，所述窄带光滤模块的输出端连接所述光隔离器的输入端；

所述光隔离器的输出端连接所述第二偏振控制器的输入端，所述第二偏振控制器的输出端连接所述光环行器的第二输入端；

所述光环行器的输出端连接所述光电探测器的光输入端，所述光电探测器的电输出端连接所述矢量网络分析仪的输入端；所述矢量网络分析仪的输出端连接所述强度调制器的第二射频输入端。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明利用具有一定频移差的多路光载波，分别调制与相邻载波的频差具有相等带宽的电信号，每一支分路经过载波抑制单边带调制和光功率放大处理后，合束为一路作为泵浦光，可以降低对每一支分路泵浦的光放大功率要求，多路耦合后，不同路的频率分量相互叠加，合路泵浦光获得更宽的带宽，进而扩展了受激布里渊散射效应的增益谱；

2、本发明通过数字化调节泵浦光外调制电信号的波形，可以实现宽带宽、波形可控的布里渊微波光子滤波器；

3、本发明将多个相对窄带的泵浦光信号分别经过放大后，合束为一路具有更高功率、更宽带宽的泵浦合路信号，降低了对每一路光放大器的增益和饱和输出功率压力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法的流程图；

图2为本发明一实施例的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法的实验结构图；

图3为本发明一实施例的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法的泵浦带宽扩展原理图；

图4为本发明一实施例的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法的波分复用滤波实验结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例提供一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，包括如下步骤：

步骤1：通过多个可调光源分别产生具有频率差的多个光载波，多个光载波分别作为多个布里渊分路泵浦光的载波，不同光载波间的最大频率差在受激布里渊散射效应的频移量之内。

步骤2：将信号源生成带宽、频率可调节的多个电信号分别作为多个布里渊分路泵浦光展宽的外调制驱动电信号，每一路驱动电信号带宽与对应的相邻光载波的频率差相等。

步骤3：将多个电信号分别通过以多个光载波为载波的多个单边带载波抑制电光调制模块转化为带宽可控的多个光信号，通过多个光学放大器分别提升多个光信号的功率，将放大后的多个光信号作为受激布里渊散射效应的多路泵浦光信号，单边带载波抑制电光调制模块为双臂马赫增德尔调制器，每一路泵浦光信号的滤出边带保持一致，均为上边带或均为下边带。

步骤4：将多路泵浦光信号经过耦合器合为一路，作为受激布里渊散射效应的合路泵浦光信号，将泵浦合路光信号通过偏振控制器进行调节。

步骤5：通过矢量网络分析仪输出布里渊滤波器频率范围内的电信号，对输出的电信号进行强度调制，作为待测扫频光信号，矢量网络分析仪产生的扫频信号调制到光上后，对应的光信号频率范围与布里渊增益带宽范围重合，且与泵浦光信号传输方向相反。

步骤6：使合路泵浦光信号经过一段增益光纤，使合路泵浦光信号在与泵浦光具有受激布里渊散射效应的频移处产生带宽扩展后的布里渊增益谱，对步骤5中处于带宽范围内的信号进行放大和滤波处理，产生布里渊增益谱的光纤为单模光纤、硫系波导、硒化物光纤或高非线性光纤中的任意一种。

步骤7：采用网分检测有无泵浦光信号时的电信号，得到布里渊微波光子滤波器的波形。

步骤8：采用布里渊滤波器波形的采集与反馈校正算法，补偿系统器件不同频率下响应的非线性引入的波形失真，校正泵浦光信号的调制电信号，优化布里渊微波光子滤波器的波形，布里渊微波光子滤波器的波形优化过程具体为：

步骤8.1：通过信号源产生初始泵浦调制电信号；

步骤8.2：通过网分检测系统生成的布里渊增益谱；

步骤8.3：将测量获得的滤波器波形与目标谱型对比，获得误差函数；

步骤8.4：将误差函数反馈给泵浦光的驱动电信号；

步骤8.5：不断重复上述做法直到获得理想的滤波器谱型。

布里渊滤波器的带宽扩展方法为以下两种方式中的任意一种：

方式一：多个具有不同载波的泵浦光合路后，输入同一段增益光纤生成展宽的布里渊增益谱；

方式二：多个具有不同载波的泵浦光分别经过一段增益光纤，产生展宽的布里渊增益谱后，再经过耦合器，合束为一路具有宽带宽的布里渊增益谱。

布里渊微波光子滤波器的中心波长通过调节泵浦波长实现，多个泵浦光信号之间具有频率间隔。

实施例2：

本发明还提供一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展系统，包括第一载波抑制单边带调制模块、第二载波抑制单边带调制模块、第一光放大器、第二光放大器、光耦合器、第一偏振控制器、光环行器、第二偏振控制器、光隔离器、窄带光滤模块、强度调制器、光电探测器以及矢量网络分析仪。第一载波抑制单边带调制模块的输入端、第二载波抑制单边带调制模块的输入端以及强度调制器的第一输入端均用于接收可调光源输出光信号，第一载波抑制单边带调制模块和第二载波抑制单边带调制模块用于生成可控泵浦光信号。

第一载波抑制单边带调制模块的输出端连接第一光放大器的输入端，第一光放大器的输出端连接光耦合器的第一输入端，光耦合器的输出端连接第一偏振控制器的输入端，第一偏振控制器的输出端连接光环行器的第一输入端，第二载波抑制单边带调制模块的输出端连接第二光放大器的输入端，第二光放大器的输出端连接光耦合器的第二输入端，强度调制器的输出端连接窄带光滤模块的输入端，窄带光滤模块的输出端连接光隔离器的输入端，光隔离器的输出端连接第二偏振控制器的输入端，第二偏振控制器的输出端连接光环行器的第二输入端，光环行器的输出端连接光电探测器的光输入端，光电探测器的电输出端连接矢量网络分析仪的输入端，矢量网络分析仪的输出端连接强度调制器的第二射频输入端。

实施例3：

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1、实施例2的更为具体的说明。

本实施例提供一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，包括如下步骤：

S1：多个可调光源分别产生具有一定频率差的光载波，分别作为多个布里渊分路泵浦光的载波；不同光载波间的最大频率差在受激布里渊散射效应的频移量之内，因受激布里渊散射效应的频移量在GHz量级，如果不同光载波之间的频率差和调制电信号带宽大于最大频移量，电光调制后的信号会产生交叠，进而导致布里渊增益谱发生交叠，不利于实现对滤波器波形的调控。

S2：信号源生成高精度的带宽、频率可调节的电信号，作为泵浦光展宽的外调制驱动电信号；每一路泵浦信号的驱动电信号带宽与对应的相邻光载波的频率差相等，以保证不同载波下的泵浦光信号带宽可以相互叠加，形成一个完整的宽谱泵浦。

S3：步骤S2中的电信号分别通过以步骤S1为载波的单边带载波抑制电光调制模块，转化为带宽可控的光信号，通过光学放大器提升功率，作为受激布里渊散射效应的泵浦光信号；载波抑制单边带模块可以是双臂马赫增德尔调制器，也可以是对调制后的信号进行光滤波，每一支分路泵浦滤出边带保持一致，均为上边带或均为下边带，防止不同频率之间产生混叠。

S4：多路泵浦光信号经过耦合器合为一路，作为受激布里渊散射效应的合路泵浦光信号；因光纤中的受激布里渊散射效应与偏振态相关，在泵浦合路信号添加一个偏振控制器，用于调节链路的偏振态，保证增益光纤获得最大的受激布里渊散射增益。

S5：矢量网络分析仪输出布里渊滤波器频率范围内的电信号，经过强度调制后，作为待测扫频光信号；矢量网络分析仪产生的扫频信号调制到光上后，对应的光信号频率范围与布里渊增益带宽范围重合，以保证检测到完整的宽带布里渊增益谱，因受激布里渊散射效应的传输方向与泵浦光信号传输方向相反，因此检测路光信号的传输方向也应与泵浦光信号的传输方向相反。

S6：步骤S4的合路泵浦光信号经过一段增益光纤，在与泵浦光具有受激布里渊散射效应的频移处，产生带宽扩展后的布里渊增益谱，对步骤S5带宽范围内的信号进行放大和滤波处理，用于产生布里渊增益谱的光纤可以是普通的单模光纤，也可以是硫系波导、硒化物光纤、高非线性光纤等。

S7：采用网分检测有无泵浦光信号时的电信号，得到布里渊微波光子滤波器的波形。

S8：采用布里渊滤波器波形的采集与反馈校正算法，补偿系统器件不同频率下响应的非线性引入的波形失真，校正泵浦光信号的调制电信号，以优化布里渊微波光子滤波器的波形；因电、光器件在不同频率下的响应不同，尤其是在高频下，信号响应度有一定的下降，导致产生的滤波器波形不理想，需要进行反馈补偿，布里渊微波光子滤波器的波形优化过程包括：信号源产生初始泵浦调制电信号；网分检测系统生成的布里渊增益谱；测量获得的滤波器波形与目标谱型对比，获得误差函数；将误差函数反馈给泵浦光的驱动电信号；不断重复上述做法直到获得较为理想的滤波器谱型。

布里渊滤波器的带宽扩展可以是多个具有不同载波的泵浦光合路后，输入同一段增益光纤生成展宽的布里渊增益谱。也可以是多个具有不同载波的泵浦光分别经过一段增益光纤，产生展宽的布里渊增益谱后，在经过耦合器，合束为一路具有宽带宽的布里渊增益谱。

布里渊微波光子滤波器的中心波长可以通过调节泵浦波长实现，多个支路的泵浦光信号之间也可以有一定的频率间隔，以实现波分复用系统或多通路信号的滤波，其谱型可以通过控制泵浦光信号的驱动电信号波形实现，例如，矩型、三角型、高斯型。

布里渊微波光子滤波器在高频微波信号处理领域具有广泛的应用，其带宽由泵浦光带宽决定，针对GHz量级带宽的扩展受泵浦光功率限制的问题，本实施例提出采用多个具有一定频差的载波作为布里渊泵浦光载波，分别调制具有与相邻载波频差相同带宽的多频电信号，经过载波抑制单边带调制和光放大后，合为一路作为布里渊泵浦光，经过增益光纤时，产生的布里渊增益谱相互叠加，形成宽带的微波光子滤波器，待滤波射频电信号经光电调制后，在与泵浦相反方向经过增益光纤时，滤波带宽内的射频调制信号被放大和滤波，经过光电二极管转化为处理后的电信号。

本实施例所要解决的技术问题在于现有技术中布里渊微波光子滤波器受限于泵浦功率，展宽的带宽和抑制比有限，从而本实施例提出一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，该方法采用多个宽谱泵浦光并联的方法，通过调节多个泵浦光的载波，产生一定的频率差，在每一路光载波上分别调制具有与相邻光载波频移差相等带宽的电信号，经过载波抑制单边带调制后，将多路泵浦光分别经过光放大后，耦合为一路合束光，因调制信号的带宽与相邻载波差值恰好相等，彼此带宽相互叠加，形成具有更宽带宽的泵浦光信号，进而实现布里渊滤波器的带宽扩展。光放大器对一个宽谱信号直接进行放大过程中，存在增益饱和的问题，为保证泵浦功率，泵浦可扩展的带宽有限，本实施例将多个相对窄带的泵浦光信号分别经过放大后，合束为一路具有更高功率、更宽带宽的泵浦合路信号，降低了对每一路光放大器的增益和饱和输出功率压力。此外，通过调节泵浦光调制电信号的波形和幅度，还可以实现对滤波器波形的设计。

实施例4：

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1、实施例2的更为具体的说明。

如图1所示，本实施例提出的一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，包括如下步骤：

S1：如图2所示，以两路泵浦光扩展布里渊增益带宽为例，两个可调光源分别产生具有一定频率差的光载波，作为两个布里渊分路泵浦光的载波。两个光载波的频率间隔在GHz量级，并且小于增益光纤中受激布里渊散射效应的频移量。

S2：MATLAB仿真设计矩型的电频率梳，梳齿间隔为20MHz，小于增益光纤中单个受激布里渊散射效应增益谱的带宽，以实现相邻增益的交叠，扩展增益谱带宽，该驱动电信号的总带宽恰好等于两个泵浦光载波之间的频率间隔，以实现带宽的扩展，如图3所示。

S3：将步骤S2中的电信号写入任意波形发生器，经编译后输出指定波形的驱动电信号，采用一个电功率放大器放大信号功率后，通过一个窄带电滤波器滤除谐波，输入载波抑制单边带调制模块，可以采用双臂马赫增德尔调制器实现。两路泵浦光信号分别通过光学放大器提升功率，作为受激布里渊散射效应的泵浦光信号。

S4：两路泵浦光信号经过耦合器合为一路，作为受激布里渊散射效应的合路泵浦光信号，合路后的泵浦光信号带宽为两个分路泵浦光带宽的和，如图3所示。泵浦合路信号添加一个偏振控制器1，用于调节链路的偏振态，保证增益光纤获得最大的受激布里渊散射增益。

S5：矢量网络分析仪输出布里渊滤波器频率范围内的电信号，经过强度调制后，作为待测扫频光信号，对应的光信号频率范围与布里渊增益带宽范围重合，以保证检测到完整的宽带布里渊增益谱，因受激布里渊散射效应的传输方向与泵浦光信号传输方向相反，因此检测路光信号的传输方向也应与泵浦光信号的传输方向相反。强度调制器后添加一个光隔离器，防止反向光损坏调制器。同时，采用偏振控制器2控制链路的偏振态，保证获得最高的布里渊增益。

S6：步骤S4的合路泵浦光信号经过光环形器端口1，从端口2输出，经过一段增益光纤，在与泵浦光具有受激布里渊散射效应的频移处，产生带宽扩展后的布里渊增益谱，对步骤S5带宽范围内的信号进行放大和滤波处理。用于产生布里渊增益谱的光纤可以是普通的单模光纤，也可以是硫系波导、硒化物光纤、高非线性光纤等。

S7：步骤S6中，光环形器端口3的输出信号经过一个光电探测器后转化为电信号，该信号包含了待测信号和扩展后的受激布里渊散射效应增益谱，采用网分检测有无泵浦光信号时的电信号，得到布里渊微波光子滤波器的波形。

S8：采用布里渊滤波器波形的采集与反馈校正算法，补偿系统器件不同频率下响应的非线性引入的波形失真，校正泵浦光信号的调制信号，以优化布里渊微波光子滤波器的波形。布里渊微波光子滤波器的波形优化过程包括：信号源产生初始泵浦调制电信号；网分检测系统生成的布里渊增益谱；测量获得的滤波器波形与目标谱型对比，获得误差函数；将误差函数反馈给泵浦光的驱动电信号；不断重复上述做法直到获得较为理想的滤波器谱型。

布里渊滤波器的带宽扩展可以是多个具有不同载波的泵浦光合路后，输入同一段增益光纤生成展宽的布里渊增益谱。也可以是多个具有不同载波的泵浦光分别经过一段增益光纤，产生展宽的布里渊增益谱后，在经过耦合器，合束为一路具有宽带宽的布里渊增益谱。布里渊微波光子滤波器的中心波长可以通过调节泵浦波长实现，多个支路的泵浦光信号之间也可以有一定的频率间隔，以实现波分复用系统或多通路信号的滤波。对于波分复用系统，也可以通过波分复用器分为多路，分别采用一个布里渊微波光子滤波器进行滤波处理后，合束为一路，如图4所示，其谱型可以通过控制泵浦光信号的驱动电信号波形实现，例如，矩型、三角型、高斯型。

本实施例所述的一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，通过多路可调光载波分别进行载波抑制单边带调制扩展带宽，经过光放大器放大功率后，合束为一路泵浦光，实现受激布里渊散射效应泵浦光带宽的扩展，进而提高了布里渊微波光子滤波器的信号处理带宽范围，降低了对泵浦光功率放大器的增益要求，滤波器的波形可以通过数字化控制每一路泵浦的外调制电信号实现。

本发明可实现中心波长、带宽大范围可调节的布里渊微波光子滤波器。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过多个可调光源分别产生具有频率差的多个光载波，多个所述光载波分别作为多个布里渊分路泵浦光的载波；

步骤2：将信号源生成带宽、频率可调节的多个电信号分别作为多个所述布里渊分路泵浦光展宽的外调制驱动电信号；

步骤3：将多个所述电信号分别通过以多个所述光载波为载波的多个单边带载波抑制电光调制模块转化为带宽可控的多个光信号，通过多个光学放大器分别提升多个光信号的功率，将放大后的多个光信号作为受激布里渊散射效应的多路泵浦光信号；

步骤4：将多路所述泵浦光信号经过耦合器合为一路，作为受激布里渊散射效应的合路泵浦光信号；

步骤5：通过矢量网络分析仪输出布里渊滤波器频率范围内的电信号，对输出的电信号进行强度调制，作为待测扫频光信号；

步骤6：使所述合路泵浦光信号经过一段增益光纤，使所述合路泵浦光信号在与泵浦光具有受激布里渊散射效应的频移处产生带宽扩展后的布里渊增益谱，对步骤5中处于带宽范围内的信号进行放大和滤波处理；

步骤7：采用网分检测有无泵浦光信号时的电信号，得到布里渊微波光子滤波器的波形；

步骤8：采用布里渊滤波器波形的采集与反馈校正算法，补偿系统器件不同频率下响应的非线性引入的波形失真，校正泵浦光信号的调制信号，优化布里渊微波光子滤波器的波形；

所述步骤2中，每一路驱动电信号带宽与对应的相邻光载波的频率差相等；

所述步骤3中，单边带载波抑制电光调制模块为双臂马赫增德尔调制器，每一路泵浦光信号的滤出边带保持一致，均为上边带或均为下边带；

所述步骤8中，布里渊微波光子滤波器的波形优化过程具体为：

步骤8.1：通过信号源产生初始泵浦调制电信号；

步骤8.2：通过网分检测系统生成的布里渊增益谱；

步骤8.3：将测量获得的滤波器波形与目标谱型对比，获得误差函数；

步骤8.4：将误差函数反馈给泵浦光的驱动电信号；

步骤8.5：不断重复步骤8.1到步骤8.4直到获得理想的滤波器谱型。

2.根据权利要求1所述的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，其特征在于，所述步骤1中，不同所述光载波间的最大频率差在受激布里渊散射效应的频移量之内。

3.根据权利要求1所述的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，其特征在于，所述步骤4中，将泵浦合路信号通过偏振控制器进行调节。

4.根据权利要求1所述的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，其特征在于，所述步骤5中，所述矢量网络分析仪产生的扫频信号调制到光上后，对应的光信号频率范围与布里渊增益带宽范围重合，且与泵浦光信号传输方向相反。

5.根据权利要求1所述的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，其特征在于，所述步骤6中，产生布里渊增益谱的光纤为单模光纤、硫系波导、硒化物光纤或高非线性光纤中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，其特征在于，布里渊微波光子滤波器的中心波长通过调节泵浦波长实现，多个泵浦光信号之间具有频率间隔。

7.一种布里渊微波光子滤波器带宽扩展系统，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的布里渊微波光子滤波器带宽扩展方法，包括第一载波抑制单边带调制模块、第二载波抑制单边带调制模块、第一光放大器、第二光放大器、光耦合器、第一偏振控制器、光环行器、第二偏振控制器、光隔离器、窄带光滤模块、强度调制器、光电探测器以及矢量网络分析仪；

所述第一载波抑制单边带调制模块的输入端、所述第二载波抑制单边带调制模块的输入端以及所述强度调制器的第一光输入端均用于接收可调光源输出光信号；所述第一载波抑制单边带调制模块和所述第二载波抑制单边带调制模块用于生成可控泵浦光信号；

所述第一载波抑制单边带调制模块的输出端连接所述第一光放大器的输入端，所述第一光放大器的输出端连接所述光耦合器的第一输入端；

所述光耦合器的输出端连接所述第一偏振控制器的输入端，所述第一偏振控制器的输出端连接所述光环行器的第一输入端；

所述第二载波抑制单边带调制模块的输出端连接所述第二光放大器的输入端，所述第二光放大器的输出端连接所述光耦合器的第二输入端；

所述强度调制器的输出端连接所述窄带光滤模块的输入端，所述窄带光滤模块的输出端连接所述光隔离器的输入端；

所述光隔离器的输出端连接所述第二偏振控制器的输入端，所述第二偏振控制器的输出端连接所述光环行器的第二输入端；

所述光环行器的输出端连接所述光电探测器的光输入端，所述光电探测器的电输出端连接所述矢量网络分析仪的输入端；所述矢量网络分析仪的输出端连接所述强度调制器的第二射频输入端。

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