CN115967442A - 一种布里渊光纤激光窄带可调双通带微波光子滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤通信与微波光子学技术领域，现有的可调谐双通带微波光子滤波器通带稳定性差，不能满足实际的应用需求；本发明提供一种布里渊光纤激光窄带可调双通带微波光子滤波器，通过可调谐激光源与强度调制器生成双音泵浦光激发布里渊，结合布里渊光纤振荡器和级联法布里‑珀罗腔，将布里渊增益谱压窄至kHz量级，同时利用两个环形腔不同的周期共振频率，有效抑制边模，滤出所需的频带信号；此外，通过改变泵浦光波长同步地调谐滤波器两个通带的中心频率，同时控制信号发生器的输出频率来改变两个通带之间的频率间隔，最终实现窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器。

Description

一种布里渊光纤激光窄带可调双通带微波光子滤波器

技术领域

本发明涉及光纤通信与微波光子学技术领域，具体涉及一种布里渊光纤激光窄带可调双通带微波光子滤波器。

背景技术

微波频段有限的带宽限制了通信系统的通信容量和传输速率，而微波光子滤波器结合了微波技术，光电子技术两者优点，拥有大带宽、低损耗、重量轻、频谱可重构、大调谐范围以及抗电磁干扰能力等诸多优势。同时微波光子滤波器是在光域对微波信号进行处理，从而解决了传统电滤波器受到的各种限制，在一定程度上可取代电滤波器，因此在现代雷达、电子战、无线通信等领域得到了广泛的应用，逐渐发展成为高频宽带信号控制和处理的关键技术。

由于通信传输速率的提高和信息处理的高精密度要求，高频、高Q值为当前微波光子滤波器发展的重要趋势。品质因素Q值是衡量滤波器对目标频带选择能力的重要指标，滤波器的Q值越高，其选频特性越好。决定Q值大小的关键指标是滤波器通带的3dB带宽Δf_3dB，由于Q＝f/Δf_3dB，因此Δf_3dB越小，Q值越大，可以滤出待测信号精细频率成分。同时为了达到资源的合理分配与充分利用，还引发了微波光子滤波对中心频率可连续调谐和双频工作的需求，所以兼具高Q因子、窄线宽和可调谐多通带的微波滤波器开发成为微波通信技术发展面临的重要挑战。

在实现带通微波光子滤波器中心频率宽范围调谐和窄带宽高Q值的问题上，国内外专家学者已经做了大量的研究。到目前为止，在实现微波光子滤波器的带宽压窄或中心频率调谐的实验方案中有基于双光源与双相移光纤光栅的可调谐微波光子滤波器，其通带的3dB带宽可由180MHz调节至319MHz，中心频率可调范围为1-7GHz；采用全通型微环谐振腔结合相位调制转换为强度调制的原理，利用光学单边带调制和光载波分离的方法来实现微波光子滤波，所测得的滤波器带宽和带外抑制比分别为726MHz和37dB，滤波器频率调谐范围为1.64-23.41GHz；公告号为CN109347560A的专利文献公开了名为“自由可调谐的双通带微波光子滤波器装置及实现方法”的发明，该滤波器通过利用两个级联的双平行马赫增德尔电光调制器产生频率可自由调谐的双泵浦光，通过受激布里渊散射效应有选择性地打破相位调制光边带的幅度平衡，完成相位调制到强度调制的转换，实现了通带中心可自由调谐的双通带微波光子滤波器，其通带带宽最窄为43MHz，通带调谐范围为3-8GHz。

综上所述，目前已见报道的可调谐双通带微波光子滤波器方案大多数集中在MHz量级，通带稳定性差，不能满足实际的应用需求，随着光载无线电技术的发展，具有宽调谐范围、窄带宽、高Q值的双通带微波光子滤波器的研究具有更为广泛的意义。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的是提供一种布里渊光纤激光窄带可调双通带微波光子滤波器，通过可调谐激光源与强度调制器生成双音泵浦光激发布里渊，结合布里渊光纤振荡器和级联法布里-珀罗腔，将布里渊增益谱压窄至kHz量级。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，包括两个环形腔，其中，第二环形腔R2与第一环形腔R1级联形成法布里-珀罗腔，通过调节第一环形腔R1内偏振控制器来调节环形腔内泵浦光和斯托克斯光的偏振方向，从而提升SBS耦合效率；同时利用两个环形腔不同的周期共振频率，有效抑制边模，滤出所需的频带信号。

进一步，包括两个可调谐激光器、三个偏振控制器、相位调制器、光隔离器、三个光纤耦合器，两个单模光纤、强度调制器、信号发生器、电压源、掺铒光纤放大器、光学环形器、光电探测器和电矢量网络分析仪；其中：第一可调谐激光器发出中心频率为f_c1的光作为载波，经过第一偏振控制器进入相位调制器的第一输入端口a，然后电矢量网络分析仪产生的频率为f_RF的射频信号通过相位调制器的第二输入端口b对载波进行双边带扫频调制，调制信号由相位调制器的第一输出端口c通过光隔离器进入第一光纤耦合器的第一输入端口a，再通过光纤耦合器的第一输出端口b通过第二偏振控制器进入第一单模光纤中；

第二可调谐激光器发出中心频率为f_c2的光作为激发受激布里渊散射的泵浦光，泵浦光经过第三偏振控制器进入强度调制器的第一输入口a，信号发生器通过强度调制器的第二输入口b输入频率为f_m单音射频信号，电压源通过强度调制器的第三输入口c进行载波抑制，以泵浦光支持的双边带调制模式实现双边带调制，产生中心频率为f_c2-f_m和f_c2+f_m的双音泵浦光，双音泵浦光通过掺铒光纤放大器放大功率，然后进入光学环形器的第一输入端口a，再经光学环形器的第一输出端口b输入第一单模光纤中激发受激布里渊散射，在频率f_c2左右产生两个布里渊增益谱，调制信号上边带f_c1+f_RF经布里渊增益谱放大，两个布里渊增益谱中心频率为f_c2-f_m-f_B和f_c2+f_m-f_B，其中，f_B为布里渊频移。

进一步，第二环形腔R2包括经布里渊增益放大的调制信号由光学环形器的第二输出端口b输入第二光纤耦合器第一输入端口a，第二光纤耦合器第一输出端口b、第二单模光纤和第三光纤耦合器形成环形腔R2，调制信号在级联法布里-珀罗腔谐振后由光纤耦合器分为第一束激光和第二束激光，第一束激光通过第二光纤耦合器第一输出端口b逆时针注入级联法布里-珀罗腔进行多次谐振，第二束激光通过第二光纤耦合器第二输出端口c输入光电探测器，经光电探测器光电转换后的信号输入电矢量网络分析仪，测量幅频响用于表征所提出的窄带可调谐微波光子滤波器的滤波特性。

进一步，第一环形腔R₁由光学环形器、第一单模光纤、第二偏振控制器、第一光纤耦合器、第三光纤耦合器和第二光纤耦合器依次连接，形成一个布里渊激光谐振腔，从相位调制器第一输出端口c输出的调制信号依次经过光隔离器、第一光纤耦合器的第一输出端口b输入到第一环形腔R₁环路，与受激布里渊散射信号相互作用后经由第二光纤耦合器的第二输出端口c输出。

进一步，第一光纤耦合器和第三的分光比均为50％：50％，第二光纤耦合器的分光比为90％：10％，其中第二光纤耦合器第二输出端口c为10％端口。

进一步，调制信号从第一可调谐激光器发出，依次经过第三偏振控制器、强度调制器和掺铒光纤放大器，再由光学环形器连接入第一环形腔R₁的环路构成一个窄线宽布里渊光纤激光器，由第二光纤耦合器的第二输出端口c输出窄线宽布里渊激光。

进一步，两个环形腔的自由光谱范围分别为FSR₁、FSR₂，两个环形腔级联形成的双环腔结构的有效FSR满足下列条件：

FSR＝n₁FSR₁＝n₂FSR₂

其中FSR₁对应于环形腔R₁，FSR₂对应于环形腔R₂，n_m(m＝1，2)是整数，两个环形腔的自由光谱范围通过如下公式表示：

其中L_m表示环形腔的环长；m＝1，2，表示环形腔的序号；n＝1.468是光纤有效折射率；环形腔R₁中第一单模光纤为100米，环形腔R₂中第二单模光纤为10米。

进一步，通过调节第二可调谐激光器泵浦光的波长，实现窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器两个通带中心频率同步地调谐；通过改变信号发生器输出射频信号f_m的频率，实现改变窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器两个通带之间的频率间隔。

综上所述，发明具有以下有益效果：

本发明公开一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，从第二可调谐激光器到第一单模光纤构成一个窄线宽布里渊光纤激光器，获得KHz量级的3dB带宽，从而极大的压窄了滤波器的通带带宽。

通过改变第二可调谐激光器的激光波长就能够实现改变泵浦光频率f_c2，从而实现两个受激布里渊散射增益谱中心频率的同步调谐；通过改变信号发生器输出射频信号f_m的频率，实现滤波器两个通带之间频率间隔的改变，同时具有通带中心频率精细可谐的优点，最终实现微波光子滤波器双通带的稳定调谐。

通过环形腔R₂与R₁级联构成环形法布里-珀罗谐振腔从而形成游标效应，相比于单个环形谐振腔对受激布里渊散射增益线宽压窄特性，在游标效应的作用下，双环腔结构可以提供更高的线宽压缩比，并且极大抑制边模，有助于实现更高Q值的微波光子滤波器。

基于光学环行器的环形腔具有布里渊泵浦频率不需要与腔模匹配的优点。相比较于自感应光纤布拉格光栅，级联环形法布里-珀罗腔除了器件的固有损耗外，没有额外的腔衰减，并且由于单模光纤的低非线性系数，很难产生高阶斯托克斯。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器的结构示意图；

图2表示本发明实施例提供的一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器的原理示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器所采用的游标效应原理图；

图4是本发明实施例提供的一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器的双通带中心频率可调谐特性图；

图5是本发明实施例提供的一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器通带中心频率分别在5.74GHz和15.74GHz时的频率响应图。

图中：1A-第一可调谐激光器，1B-第二可调谐激光器，2A-第一偏振控制器，2B-第二偏振控制器，2C-第三偏振控制器，3-相位调制器，4-光隔离器，5A-第一光纤耦合器，5B-第二光纤耦合器，5C-第三光纤耦合器，6A-第一单模光纤6B-第二单模光纤，7-强度调制器，8-信号发生器，9-电压源，10-掺铒光纤放大器，11-光学环形器，12-光电探测器，13-电矢量网络分析仪；

图2(a)为第一可调谐激光器1A输出频率为f_c1的光载波，由来自电矢量网络分析仪13的射频信号f_RF通过相位调制器3进行双边带调制信号的光谱，然后将调制信号通过第一光纤耦合器5A发射到窄线宽布里渊激光器；

图2(b)为可调谐激光器1B输出中心频率为f_c2的泵浦光，由电压源9施加半波电压通过强度调制器7对泵浦光进行载波抑制，同时由信号发生器8输出频率为f_m的单音射频信号，从而在f_c2-f_m和f_c2+f_m处产生双音泵浦光，然后通过光学环形器11进入第一单模光纤6A中激发布里渊；

图2(c)为受激布里渊过程发生在第一单模光纤6A中，布里渊增益谱中心频率为f_c2-f_m-f_B和f_c2+f_m-f_B，f_B为布里渊频移量；

图2(d)为调制信号的上边带f_c1+f_RF被布里渊增益谱放大，布里渊增益谱的带宽为Δf_B；

图2(e)为第二环腔R₂的周期性共振，其中FSR为第二环形腔R2自由光谱范围，Δf_BFL为布里渊激光器线宽；

图2(f)为通过调节第二偏振控制器2B，来调节环形腔内泵浦光和斯托克斯光的偏振方向，从而提升SBS耦合效率；同时利用两个环形腔不同的周期共振频率，使两个环形腔的自由光谱范围匹配，形成游标效应，从而抑制边模，布里渊增益谱由双环腔R1、R2压窄。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，为表述方便，下文中关于方向的表述与附图本身的方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。

本发明公开了一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，利用双环形谐振腔实现游标效应同时通过结构中布里渊光纤激光器实现超窄线宽，解决现有微波光子滤波器不能在拥有大范围调谐的同时具有超窄带宽的技术问题。通过简单地改变泵浦光波长和调节信号发生器输出频率，所提出滤波器的双通带可以稳定调谐。本发明微波光子滤波器在0-20GHz的频率范围内可稳定调谐，带外抑制比超过20dB，其3-dB带宽和最大Q值分别为3.1KHz和6.445×10⁶。

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图1所示本发明所述的一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其中包括两个可调谐激光器、三个偏振控制器、相位调制器3、光隔离器4、三个光纤耦合器、两个单模光纤、强度调制器7、信号发生器8、电压源9、掺铒光纤放大器10、光学环形器11、光电探测器12、电矢量网络分析仪13。

基于上述构成要件，本发明的构成关系如下：

由第一可调谐激光器1A与第一偏振控制器2A相连；第一偏振控制器2A与相位调制器3的第一输入端口a相连；所述相位调制器3的第二输入端口b与电矢量网络分析仪11相连；所述相位调制器3的第一输出端口c与光隔离器4相连；所述光隔离器4与第一光纤耦合器5A的第一输入端口a相连；所述第一光纤耦合器5A的第一输出端口b与第二偏振控制器2B相连；所述第二偏振控制器2B与第一单模光纤6A相连；所述第一可调谐激光器1B与第三偏振控制器2C相连；所述第三偏振控制器2C与强度调制器7的第一输入口a相连；所述信号发生器8与强度调制器7的第二输入口b相连；所述电压源9与强度调制器7的第三输入口c相连；所述强度调制器7的第一输出口d与掺铒光纤放大器10相连；所述掺铒光纤放大器10与光学环形器11的第一输入端口a相连；所述光学环形器11的第一输出端口b与第一单模光纤6A相连；所述光学环形器11的第二输出端口c与第二光纤耦合器5B第一输入端口a相连；所述第二光纤耦合器5B第一输出端口b、第三光纤耦合器5C、第二单模光纤6B依次相连；所述第二光纤耦合器5B第二输出端口c与光电探测器12相连；所述光电探测器12与电矢量网络分析仪13相连。

在本发明的一个可行方式中，第一环形腔R1由光学环形器11、第一单模光纤6A、第二偏振控制器2B、第一光纤耦合器5A、第三光纤耦合器5C和第二光纤耦合器5B依次连接，构成一个光学回路，形成一个光学谐振腔；其中第一光纤耦合器5A、第三光纤耦合器5C的分光比均为50％：50％，第二光纤耦合器5B的分光比为90％：10％，其中第二光纤耦合器5B第二输出端口c为10％端口。

基于上述方案，本发明实施例进一步的具体实施方案如下：

结合图1所示，由第一可调谐激光器1A发出中心频率为f_c1的光作为载波，经过第一偏振控制器2A进入相位调制器3的第一输入端口a，然后电矢量网络分析仪11产生的频率为f_RF的射频信号通过相位调制器3的第二输入端口b对载波进行双边带扫频调制，调制信号由相位调制器3的第一输出端口c通过光隔离器4进入第一光纤耦合器5A的第一输入端口a，再由第一光纤耦合器5A的第一输出端口b通过第二偏振控制器2B进入第一单模光纤6A中。第二可调谐激光器1B发出中心频率为f_c2的光作为激发受激布里渊散射的泵浦光，泵浦光经过第三偏振控制器2C进入强度调制器7的第一输入口a，信号发生器8通过强度调制器7的第二输入口b输入频率为f_m单音射频信号，通过调节电压源9，由强度调制器7的第三输入口c进行载波抑制，最终以泵浦光支持的双边带调制模式实现明显的双边带调制，从而在f_c2-f_m和f_c2+f_m处产生双音泵浦光，在通过掺铒光纤放大器10放大功率后输入光学环形器11，再由光学环形器11的第一输出端口b输入第一单模光纤6A中激发受激布里渊散射，在f_c2附近产生两个布里渊增益谱，所述调制信号上边带f_c1+f_RF经布里渊增益谱放大。经布里渊增益放大的调制信号由光学环形器11的第二输出端口b输入第二光纤耦合器5B第一输入端口a，由第二光纤耦合器5B第一输出端口b、第二单模光纤6B和第三光纤耦合器5C构成环形腔R2，环形腔R₂与环形腔R₁构成级联法布里-珀罗腔，调制信号在级联法布里-珀罗腔谐振后由第二光纤耦合器5B以90％：10％分束成两束激光，所述第一束90％激光通过第二光纤耦合器5B第一输出端口b逆时针注入法布里-珀罗腔进行多次谐振，所述第二束10％激光通过第二光纤耦合器5B第二输出端口c输入光电探测器12，经光电探测器12光电转换后的信号利用电矢量网络分析仪13测量幅频响，从而得到本发明所提出的窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器的频率响应特性。

在本公开发明一个可行的方式中，其中第一可调谐激光器1A为可调谐窄线宽激光器，为微波信号提供光载波；第二可调谐激光器1B为与第一可调谐激光器1A同类型激光器，用于发出该微波光子滤波器的泵浦光。

环形腔R₁由光学环形器11、第一单模光纤6A、第二偏振控制器2B、第一光纤耦合器5A、第三光纤耦合器5C和第二光纤耦合器5B依次连接，形成一个光学谐振腔。

环形腔R₂由第三光纤耦合器5C第一输出端口b、第二单模光纤6B和第三光纤耦合器5C第二输入端口c依次相连，形成一个光学谐振腔。其中，环形腔R₂与环形腔R₁构成级联法布里-珀罗腔。

第一光纤耦合器5A、第三光纤耦合器5C的分光比均为50％：50％，第二光纤耦合器5B的分光比为90％：10％，其中第二光纤耦合器5B第二输出端口c为10％端口。

在本公开发明的一个可行的方式中，由第一可调谐激光器1A依次经过第一偏振控制器2A、相位调制器3、光隔离器4、第一光纤耦合器5A、第二偏振控制器2B、第一单模光纤6A到光学环形器11和第一环形腔R₁构成一个窄线宽布里渊光纤激光器。第二可调谐激光器1B发出作为激发受激布里渊散射的泵浦光，由信号发生器8输出的射频信号和电压源9输出半波电压，通过强度调制器7对泵浦光进行载波抑制和双边带调制，从而产生双音泵浦光，在通过掺铒光纤放大器10放大功率后经光学环形器11输入第一单模光纤6A中激发受激布里渊散射，经过受激布里渊散射效应放大处理的调制光信号再通过光学环形器11进入环形腔R2，通过调节第一环形腔R1内偏振控制器来调节环形腔内泵浦光和斯托克斯光的偏振方向，从而提升SBS耦合效率；同时利用两个环形腔不同的周期共振频率，有效抑制边模，压窄布里渊增益谱由双环腔至KHz量级。最后由第二光纤耦合器5B分束成两束激光，一束输出到光电探测器8，经光电探测器9转换后输入到电矢量网络分析仪13中进行测量，另一束逆时针注入法布里-珀罗腔进行多次谐振。

参考图2为本发明实施例提供的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器所采用的原理示意图。

图2(a)为第一可调谐激光器1A输出频率为f_c1的光载波，由电矢量网络分析仪13通过相位调制器3进行双边带调制信号的光谱；图2(b)第二可调谐激光器1B输出的布里渊泵浦光输入强度调制器7中，通过调节信号发生器8输出的射频信号f_m对泵浦光进行双边带调制，再通过电压源9对强度调制器7施加半波电压，从而抑制载波信号，最终在f_c2-f_m和f_c2+f_m处产生双音泵浦光；图2(c)为泵浦光经掺铒光纤放大器10放大在第一单模光纤6A中激发受激布里渊散射，布里渊增益谱中心频率为f_c2-f_m-f_B和f_c2+f_m-f_B，f_B为布里渊频移量；图2(d)为布里渊增益谱放大调制信号的上边带f_c1+f_RF。图2(e)为第一环形腔R₁的周期性共振，并且每个共振的带宽极窄，由于其具有窄的谐振线宽，从而能够大大压缩受激布里渊散射增益谱的带宽，并且增加微波光子滤波器的带外抑制；图2(f)为利用两个环形腔不同的周期共振频率形成游标效应，有效抑制边模，滤出所需的频带信号。布里渊增益谱由双环腔压窄，为了获得最大布里渊增益，使用两个PC来保持激光器所发出的泵浦波和斯托克斯波之间的平行偏振，从而提升SBS耦合效率。

图3为本发明实施例提供的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器所采用的游标效应原理图。

图中Δf_B为受激布里渊增益谱带宽，与受激布里渊散射泵浦光有关的频移f_B定义为f_B＝(2ν_A/c)ν_P，其中，ν_A是介质中的声速，c是真空光速，而ν_P是泵浦光的光学频率。f_B在1550nm波长范围内约为10.737GHz。根据游标效应，双环腔结构的有效自由光谱范围FSR是环形腔R₁和环形腔R₂的最小公倍数，

FSR＝n₁FSR₁＝n₂FSR₂(2)

其中FSR₁对应于第一环形腔R1的100米SMF，FSR₂对应于第二环形腔R2的10米SMF，n_m(m＝1，2)是整数。两个环形腔的自由光谱范围FSR表示为

式中L_m(m＝1，2)是两个环形腔的环长，m表示环形腔的序号，n＝1.468是光纤有效折射率。因此，两个环形腔的自由光谱范围分别为1.86MHz和18.6MHz。根据公式(2)，微波光子滤波器有效自由光谱范围为18.6MHz。当有效自由光谱范围超过布里渊增益带宽且增益大于损耗时，激光模式仅在同时满足两个环形腔谐振条件的频率下振荡。

在上述具体实施例中，图4为本发明实施例提供的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器的中心频率可调谐特性图。如图所示为调制信号发生器8的输出射频信号f_m频率在1-9GHz范围内变化时候，微波光子滤波器的双通带频率间隔稳定调谐2-18GHz，左侧通带稳定调谐10-2GHz，右侧通带稳定调谐12-20GHz，同时带外抑制超过20dB。

在上述具体实施例中，本发明实施例提供的双通带微波光子滤波器还可以通过改变泵浦光波长同步地调谐滤波器两个通带的中心频率。由波长与频率之间的关系，f＝c/λ(f为受激布里渊散射泵浦光频率，λ为受激布里渊散射泵浦光波长，光速c＝3×10⁸m/s)，当通过将第二可调谐激光器1B输出的泵浦光波长改变0.1pm时，本发明实施例所达到调谐的最小精度实现频移量为12.5MHz。

在上述具体实施例中，图5为本发明实施例提供的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器中心频率在5.74GHz和15.74GHz时的频率响应图。微波光子滤波器的3dB带宽最窄时仅为3.1KHz，最大Q因子(Q＝f/Δf_3dB)计算为6.445×10⁶。通过图像能够清楚地观察到微波光子滤波器的通带边模被显著抑制，达到kHz量级，并且边模抑制比超过20dB。因此本发明的微波光子滤波器在3dB带宽压窄上取得了显著突破，同时还具有极高的选择性和较大的可调谐范围，在实现kHz量级带宽高抑制比可调谐双通带滤波方面潜力巨大。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (8)

1.一种基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，包括两个环形腔，其中，第二环形腔R2与第一环形腔R1级联形成法布里-珀罗腔，通过调节第一环形腔R1内偏振控制器来调节环形腔内泵浦光和斯托克斯光的偏振方向，从而提升SBS耦合效率；同时利用两个环形腔不同的周期共振频率，有效抑制边模，滤出所需的频带信号。

2.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，包括两个可调谐激光器、三个偏振控制器、相位调制器(3)、光隔离器(4)、三个光纤耦合器，两个单模光纤、强度调制器(7)、信号发生器(8)、电压源(9)、掺铒光纤放大器(10)、光学环形器(11)、光电探测器(12)和电矢量网络分析仪(13)；

其中：

第一可调谐激光器(1A)发出中心频率为f_c1的光作为载波，经过第一偏振控制器(2A)进入相位调制器(3)的第一输入端口a，然后电矢量网络分析仪(13)产生的频率为f_RF的射频信号通过相位调制器(3)的第二输入端口b对载波进行双边带扫频调制，调制信号由相位调制器(3)的第一输出端口c通过光隔离器(4)进入第一光纤耦合器(5A)的第一输入端口a，再通过光纤耦合器(5A)的第一输出端口b通过第二偏振控制器(2B)进入第一单模光纤(6A)中；

第二可调谐激光器(1B)发出中心频率为f_c2的光作为激发受激布里渊散射的泵浦光，泵浦光经过第三偏振控制器(2C)进入强度调制器(7)的第一输入口a，信号发生器(8)通过强度调制器(7)的第二输入口b输入频率为f_m单音射频信号，电压源(9)通过强度调制器(7)的第三输入口c进行载波抑制，以泵浦光支持的双边带调制模式实现双边带调制，产生中心频率为f_c2-f_m和f_c2+f_m的双音泵浦光，双音泵浦光通过掺铒光纤放大器(10)放大功率，然后进入光学环形器(11)的第一输入端口a，再经光学环形器(11)的第一输出端口b输入第一单模光纤(6A)中激发受激布里渊散射，在频率f_c2左右产生两个布里渊增益谱，调制信号上边带f_c1+f_RF经布里渊增益谱放大，两个布里渊增益谱中心频率为f_c2-f_m-f_B和f_c2+f_m-f_B，其中，f_B为布里渊频移。

3.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，所述第二环形腔R2包括经布里渊增益放大的调制信号由光学环形器(11)的第二输出端口b输入第二光纤耦合器(5B)第一输入端口a，第二光纤耦合器(5B)第一输出端口b、第二单模光纤(6B)和第三光纤耦合器(5C)形成环形腔R2，调制信号在级联法布里-珀罗腔谐振后由光纤耦合器(5B)分为第一束激光和第二束激光，所述第一束激光通过第二光纤耦合器(5B)第一输出端口b逆时针注入级联法布里-珀罗腔进行多次谐振，所述第二束激光通过第二光纤耦合器(5B)第二输出端口c输入光电探测器(12)，经光电探测器(12)光电转换后的信号输入电矢量网络分析仪(13)，测量幅频响用于表征所提出的窄带可调谐微波光子滤波器的滤波特性。

4.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，所述第一环形腔R₁由光学环形器(11)、第一单模光纤(6A)、第二偏振控制器(2B)、第一光纤耦合器(5A)、第三光纤耦合器(5C)和第二光纤耦合器(5B)依次连接，形成一个布里渊激光谐振腔，

从相位调制器(3)第一输出端口c输出的调制信号依次经过光隔离器(4)、第一光纤耦合器(5A)的第一输出端口b输入到第一环形腔R₁环路，与受激布里渊散射信号相互作用后经由第二光纤耦合器(5B)的第二输出端口c输出。

5.根据权利要求4所述的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，所述第一光纤耦合器(5A)和第三(5C)的分光比均为50％：50％，所述第二光纤耦合器(5B)的分光比为90％：10％，其中第二光纤耦合器(5B)第二输出端口c为10％端口。

6.如权利要求4所述的基于布里渊光纤激光器的窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，所述调制信号从第一可调谐激光器(1B)发出，依次经过第三偏振控制器(2C)、强度调制器(7)和掺铒光纤放大器(10)，再由光学环形器(11)连接入第一环形腔R₁的环路构成一个窄线宽布里渊光纤激光器，由第二光纤耦合器(5B)的第二输出端口c输出窄线宽布里渊激光。

7.如权利要求1所述的基于布里渊光纤激光器的窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，所述两个环形腔的自由光谱范围分别为FSR₁、FSR₂，两个环形腔级联形成的双环腔结构的有效FSR满足下列条件：

FSR＝n₁FSR₁＝n₂FSR₂

其中FSR₁对应于环形腔R₁，FSR₂对应于环形腔R₂，n_m(m＝1，2)是整数，两个环形腔的自由光谱范围通过如下公式表示：

其中L_m表示环形腔的环长；m＝1，2，表示环形腔的序号；n＝1.468是光纤有效折射率；所述环形腔R₁中第一单模光纤(6A)为100米，所述环形腔R₂中第二单模光纤(6B)为10米。

8.如权利要求1～7任一权利要求所述的基于布里渊光纤激光器窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器，其特征在于，通过调节第二可调谐激光器(1B)泵浦光的波长，实现窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器两个通带中心频率同步地调谐；通过改变信号发生器(8)输出射频信号f_m的频率，实现改变窄线宽可调谐双通带微波光子滤波器两个通带之间的频率间隔。

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