CN116231437B - 泵浦增益系统和信号整形系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种泵浦增益系统和信号整形系统。泵浦增益系统用于产生受激布里渊散射效应，泵浦增益系统包括第一泵浦增益组件和第二泵浦增益组件。第一泵浦增益组件用于接收光源产生的泵浦光和探测光，产生受激布里渊散射效应，输出泵浦光和经受激布里渊散射效应处理的第一探测光。第二泵浦增益组件和第一泵浦增益组件连接，第二泵浦增益组件用于接收第一探测光和泵浦光，产生受激布里渊散射效应，输出经受激布里渊散射效应处理的第二探测光。本申请提供的泵浦增益系统可以一定程度上避免受激布里渊散射效应中的增益饱和现象，降低增益带宽，使探测光经受激布里渊散射效应处理后形成窄带宽、高消光比和低噪声的高质量信号。

Description

泵浦增益系统和信号整形系统

技术领域

本申请涉及微波光子学技术领域，尤其涉及一种泵浦增益系统和信号整形系统。

背景技术

受激布里渊散射是光纤中传输的高强度激光与光纤介质相互作用产生的一种非线性过程。光纤中的受激布里渊散射效应在微波光子学等多个领域具有广泛的应用。

然而，受激布里渊散射效应中的增益饱和现象会影响信号整形系统输出的信号质量。

发明内容

本申请提供一种泵浦增益系统和信号整形系统，可以提高信号质量。

本申请的一个方面提供一种泵浦增益系统，用于产生受激布里渊散射效应，所述泵浦增益系统包括：

第一泵浦增益组件，用于接收光源产生的泵浦光和探测光，产生受激布里渊散射效应，输出所述泵浦光和经受激布里渊散射效应处理的第一探测光；

第二泵浦增益组件，和所述第一泵浦增益组件连接，所述第二泵浦增益组件用于接收所述第一探测光和所述泵浦光，产生受激布里渊散射效应，输出经受激布里渊散射效应处理的第二探测光。

本申请提供的泵浦增益系统通过设置第一泵浦增益组件和第二泵浦增益组件，可以一定程度上避免受激布里渊散射效应中的增益饱和现象，降低受激布里渊散射效应的增益带宽，使探测光经受激布里渊散射效应处理后形成窄带宽、高消光比和低噪声的高质量信号。

进一步地，所述第一泵浦增益组件包括第一光纤、第一光耦合器和第一光环形器，所述第一光耦合器的第一输出端和所述第一光环形器的第一端连接，所述第一光纤和所述第一光环形器的第二端连接，所述第一光耦合器用于接收所述泵浦光，形成第一泵浦光和第二泵浦光；所述第一光环形器用于输出所述第一泵浦光至所述第一光纤，使所述第一泵浦光和所述探测光在所述第一光纤中产生受激布里渊散射效应，且输出经受激布里渊散射效应处理的第一探测光。

进一步地，所述第一泵浦增益组件还包括第一光放大器和第一光衰减器，所述第一光放大器的输出端和所述第一光耦合器的输入端连接，所述第一光衰减器的输入端和第一光环形器的第三端连接，所述第一光衰减器的输出端和所述第二泵浦增益组件连接；所述第一光放大器用于调节所述泵浦光的光功率，所述第一光衰减器用于调节所述第一探测光的光功率。

进一步地，所述第一光耦合器的第一输出端和第二输出端的光功率比值为50：50。

进一步地，所述第一光纤包括单模光纤。

进一步地，所述第二泵浦增益组件包括第二光纤和第二光环形器，所述第二光环形器的第一端和所述第一光耦合器的第二输出端连接，所述第二光纤的一端和所述第二光环形器的第二端连接，所述第二光纤的另一端和所述第一光环形器的第三端连接；所述第二光环形器用于接收所述第二泵浦光，输出所述第二泵浦光至所述第二光纤，使所述第二泵浦光和所述第一探测光在所述第二光纤中产生受激布里渊散射效应，且输出经受激布里渊散射效应处理的第二探测光。

进一步地，所述第二泵浦增益组件还包括第二光放大器和第二光衰减器，所述第二光放大器的输入端和所述第一光耦合器的第二输出端连接，所述第二光放大器的输出端和所述第二光环形器的第一端连接，所述第二光衰减器的输入端和第二光环形器的第三端连接；所述第二光放大器用于调节所述第二泵浦光的光功率，所述第二光衰减器用于调节所述第二探测光的光功率。

进一步地，所述第二光纤包括单模光纤。

进一步地，所述第二光纤的受激布里渊频移等于所述第一光纤的受激布里渊频移。

本申请的另一方面提供一种信号整形系统，包括：

光源；

光耦合装置，所述光耦合装置的输入端和所述光源连接，所述光耦合装置用于接收所述光源产生的光载波，形成第一光载波和第二光载波；

第一信号调制组件，和所述光耦合装置的第一输出端连接，所述第一信号调制组件用于将参考电信号调制至所述第一光载波，形成泵浦光；

第二信号调制组件，和所述光耦合装置的第二输出端连接，所述第二信号调制组件用于将整形电信号调制至所述第二光载波，形成探测光；

上述任一项所述的泵浦增益系统，所述第一泵浦增益组件和所述第一信号调制组件及所述第二信号调制组件连接，所述第一泵浦增益组件用于接收所述泵浦光和所述探测光；及

光电探测器，所述光电探测器的输入端和所述第二泵浦增益组件连接，所述光电探测器用于将所述第二探测光转换为电信号。

进一步地，第一信号调制组件包括第一电光调制装置和信号发生器，所述第一电光调制装置的输入端和所述光耦合装置的第一输出端连接，所述第一电光调制装置的输出端和所述第一泵浦增益组件连接，所述信号发生器和所述第一电光调制装置连接；所述第一电光调制装置用于将所述信号发生器输出的所述参考电信号调制至所述第一光载波，形成所述泵浦光。

进一步地，第二信号调制组件包括第二电光调制装置和信号接收器，所述第二电光调制装置的输入端和所述光耦合装置的第二输出端连接，所述第二电光调制装置的输出端和所述第一泵浦增益组件连接，所述信号接收器和所述第二电光调制装置连接；所述信号接收器用于接收所述整形电信号，所述第二电光调制装置用于将所述信号接收器输出的所述整形电信号调制至所述第二光载波，形成所述探测光。

进一步地，还包括光隔离器，所述光隔离器的输入端和所述第二电光调制装置的输出端连接，所述光隔离器的输出端和所述第一泵浦增益组件连接，所述光隔离器用于隔离反向的所述探测光。

进一步地，还包括信号分析装置，所述信号分析装置的输入端和所述光电探测器的输出端连接，所述信号分析装置用于分析所述第二探测光的性质。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1所示为本申请信号整形系统一实施例的结构示意图；

图2所示为图1所示的信号整形系统的泵浦增益系统一实施例的结构示意图；

图3所示为图1所示的信号整形系统另一实施例的结构示意图；

图4所示为图1所示的信号整形系统又一实施例的结构示意图；

图5所示为图2所示的泵浦增益系统的增益带宽和泵浦增益系统的泵浦增益组件的数量的关系图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示至少两个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请实施例的泵浦增益系统用于产生受激布里渊散射效应，泵浦增益系统包括第一泵浦增益组件和第二泵浦增益组件。第一泵浦增益组件用于接收光源产生的泵浦光和探测光，产生受激布里渊散射效应，输出泵浦光和经受激布里渊散射效应处理的第一探测光。第二泵浦增益组件和第一泵浦增益组件连接，第二泵浦增益组件用于接收第一探测光和泵浦光，产生受激布里渊散射效应，输出经受激布里渊散射效应处理的第二探测光。

本申请实施例的泵浦增益系统通过设置第一泵浦增益组件和第二泵浦增益组件，可以一定程度上避免受激布里渊散射效应中的增益饱和现象，降低受激布里渊散射效应的增益带宽，使探测光经受激布里渊散射效应处理后形成窄带宽、高消光比和低噪声的高质量信号。

本申请实施例的信号整形系统包括光源、光耦合装置、第一信号调制组件、第二信号调制组件、泵浦增益系统和光电探测器。光耦合装置的输入端和光源连接，光耦合装置用于接收光源产生的光载波，形成第一光载波和第二光载波。第一信号调制组件和光耦合装置的第一输出端连接，第一信号调制组件用于将参考电信号调制至第一光载波，形成泵浦光。第二信号调制组件和光耦合装置的第二输出端连接，第二信号调制组件用于将整形电信号调制至第二光载波，形成探测光。泵浦增益系统的第一泵浦增益组件和第一信号调制组件及第二信号调制组件连接，第一泵浦增益组件用于接收泵浦光和探测光。光电探测器的输入端和第二泵浦增益组件连接，光电探测器用于将第二探测光转换为电信号。

下面结合附图，对本申请的泵浦增益系统和信号整形系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1所示为本申请信号整形系统1一实施例的结构示意图。本申请实施例的信号整形系统1包括光源20、光耦合装置30、第一信号调制组件40、第二信号调制组件50、泵浦增益系统10和光电探测器60。其中，光耦合装置30的输入端和光源20连接，光耦合装置30用于接收光源20产生的光载波，形成第一光载波和第二光载波。第一信号调制组件40和光耦合装置30的第一输出端连接，第一信号调制组件40用于将参考电信号调制至第一光载波，形成泵浦光。第二信号调制组件50和光耦合装置30的第二输出端连接，第二信号调制组件50用于将整形电信号调制至第二光载波，形成探测光。泵浦增益系统10的第一泵浦增益组件100和第一信号调制组件40及第二信号调制组件50连接，第一泵浦增益组件100用于接收泵浦光和探测光。光电探测器60的输入端和泵浦增益系统10的第二泵浦增益组件200连接，光电探测器60用于将第二探测光转换为电信号。本申请实施例的信号整形系统1可以对低质量的信号进行窄带滤波和降噪，输出窄带宽、高消光比和低噪声的高质量信号。

在一些实施例中，光源20包括激光光源，激光光源产生的光载波可以包括连续光。在一些实施例中，光源20输出的连续光的波长范围包括1500nm～1600nm，损耗较小。当然，其他波长范围的连续光均在本申请的保护范围内。可选地，光耦合装置30的第一输出端和第二输出端的光功率比值可以包括50：50、20：80和30：70，也可以包括其他光功率比值。

在一些实施例中，第一信号调制组件40包括第一电光调制装置41和信号发生器42。具体地，第一电光调制装置41的输入端和光耦合装置30的第一输出端连接，第一电光调制装置41的输出端和第一泵浦增益组件100连接，信号发生器42和第一电光调制装置41连接。第一电光调制装置41用于将信号发生器42输出的参考电信号调制至第一光载波，形成泵浦光。可以理解的，第一电光调制装置41包括可进行单边带调制、双边带调制、载波抑制双边带调制、强度调制、相位调制或其他任意调制模式的电光调制器件。在一些实施例中，第一电光调制装置41包括马赫曾德尔强度调制器。可选地，第一电光调制装置41的电光调制带宽包括0～40GHz，也可以包括其他范围，本申请不作限制。需要说明的，第一电光调制装置41的电光调制带宽范围越大，其能够调制的信号的带宽越大，信号调制的灵活性越高。

在一些实施例中，信号发生器42包括高频信号发生器。可选地，信号发生器42输出的参考电信号的频率范围包括0～40GHz。可以理解的，第一电光调制装置41的电光调制带宽根据信号发生器42输出的参考电信号的频率范围确定。参考电信号的频率越大，第一电光调制装置41的电光调制带宽越大。可选地，第一电光调制装置41的电光调制带宽可以大于参考电信号的频率范围，也可以等于参考电信号的频率范围。在参考电信号的频率范围包括0～40GHz的实施例的基础上，第一电光调制装置41的电光调制带宽在0～40GHz范围内。

在一些实施例中，第二信号调制组件50包括第二电光调制装置51和信号接收器52。其中，第二电光调制装置51的输入端和光耦合装置30的第二输出端连接，第二电光调制装置51的输出端和第一泵浦增益组件100连接，信号接收器52和第二电光调制装置51连接。信号接收器52用于接收整形电信号，第二电光调制装置51用于将信号接收器52输出的整形电信号调制至第二光载波，形成探测光。可以理解的，第二电光调制装置51包括可进行单边带调制、双边带调制、载波抑制双边带调制、强度调制、相位调制或其他任意调制模式的电光调制器件。在一些实施例中，第二电光调制装置51包括相位调制器。可选地，第二电光调制装置51的电光调制带宽可以包括0～40GHz，也可以包括其他范围，本申请不作限制。需要说明的，第二电光调制装置51的电光调制带宽范围越大，其能够调制的信号的带宽越大，信号调制的灵活性越高。

在一些实施例中，信号接收器52包括高频信号接收器。可选地，信号接收器52接收的整形电信号的频率范围包括0～40GHz。可以理解的，第二电光调制装置51的电光调制带宽根据信号接收器52输出的整形电信号的频率范围确定。整形电信号的频率越大，第二电光调制装置51的电光调制带宽越大。可选地，第二电光调制装置51的电光调制带宽可以大于整形电信号的频率范围，也可以等于整形电信号的频率范围。在整形电信号的频率范围包括0～40GHz的实施例的基础上，第二电光调制装置51的电光调制带宽在0～40GHz范围内。可选地，光电探测器60的响应带宽包括0～40GHz，与参考电信号和整形电信号的频率范围一致。

在一些实施例中，信号整形系统1包括光隔离器70。光隔离器70的输入端和第二电光调制装置51的输出端连接，光隔离器70的输出端和第一泵浦增益组件100连接，光隔离器70用于隔离反向的探测光，可以保护第二电光调制装置51，提高第二电光调制装置51的工作稳定性。

在一些实施例中，信号整形系统1包括信号分析装置80。信号分析装置80的输入端和光电探测器60的输出端连接，信号分析装置80用于分析第二探测光的性质。在一些实施例中，信号分析装置80包括高频信号分析仪器。在一些实施例中，信号分析装置80可分析的电信号的频率范围包括0～40GHz，与参考电信号和整形电信号的频率范围一致。可选地，信号分析装置80可以包括示波器或其他信号分析仪器。

图2所示为图1所示的信号整形系统1的泵浦增益系统10一实施例的结构示意图。本申请实施例的泵浦增益系统10用于产生受激布里渊散射效应，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200。第一泵浦增益组件100用于接收光源20产生的泵浦光和探测光，产生受激布里渊散射效应，输出泵浦光和经受激布里渊散射效应处理的第一探测光。第二泵浦增益组件200和第一泵浦增益组件100连接，第二泵浦增益组件200用于接收第一探测光和泵浦光，产生受激布里渊散射效应，输出经受激布里渊散射效应处理的第二探测光。本申请提供的泵浦增益系统10通过设置第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200，可以一定程度上避免受激布里渊散射效应中的增益饱和现象，降低受激布里渊散射效应的增益带宽，使探测光经受激布里渊散射效应处理后形成窄带宽、高消光比和低噪声的高质量信号。

如图2所示，需要说明的，泵浦增益系统10包括但不限于第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200，还可以包括连接于第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200之间的多个泵浦增益组件。上述多个泵浦增益组件可以和第一泵浦增益组件100的结构相同，也可以和第一泵浦增益组件100的结构不同。上述多个泵浦增益组件的数量本申请不作限制；如图2所示，其数量可以包括一个，多个泵浦增益组件包括第三泵浦增益组件300；上述多个泵浦增益组件的数量也可以包括两个及两个以上。泵浦增益组件的数量可以根据整形后的信号性质及信号整形系统1的成本综合确定。可以理解的，增益带宽随泵浦增益组件的数量的增加而降低；而泵浦增益组件的数量越大，信号整形系统1的成本越高，信号整形系统1越复杂，引入的噪声越多。在一些实施例中，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200。在另一些实施例中，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100、第二泵浦增益组件200和第三泵浦增益组件300，第三泵浦增益组件300连接于第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200之间，且第三泵浦增益组件300的结构和第一泵浦增益组件100的结构相同，不再赘述。在又一些实施例中，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100、第二泵浦增益组件200、第三泵浦增益组件300和第四泵浦增益组件，第三泵浦增益组件300连接于第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200之间，第四泵浦增益组件连接于第三泵浦增益组件300和第二泵浦增益组件200之间，且第三泵浦增益组件300的结构和第四泵浦增益组件的结构均与第一泵浦增益组件100的结构相同，不再赘述。

参考图2，在一些实施例中，第一泵浦增益组件100包括第一光纤110、第一光耦合器120和第一光环形器130，第一光耦合器120的第一输出端和第一光环形器130的第一端连接，第一光纤110和第一光环形器130的第二端连接，第一光耦合器120用于接收泵浦光，形成第一泵浦光和第二泵浦光。第一光环形器130用于输出第一泵浦光至第一光纤110，使第一泵浦光和探测光在第一光纤110中产生受激布里渊散射效应，且输出经受激布里渊散射效应处理的第一探测光。

可以理解的，第一光纤110作为受激布里渊散射作用的介质以对信号进行滤波。在一些实施例中，第一光纤110包括单模光纤。相较于多模光纤，单模光纤不易产生其他非线性效应。在一些实施例中，第一光纤110包括长度在1km~100km范围的标准单模光纤。可选地，第一光纤110包括1km标准单模光纤、2km标准单模光纤、5km标准单模光纤、10km标准单模光纤、100km标准单模光纤及其他长度在1km~100km范围的标准单模光纤。可以理解的，光纤的长度越大，其传输损耗越大，可以通过控制光纤的长度以保证较低的传输损耗。需要说明的，当标准单模光纤的长度确定且标准单模光纤所处的环境不变时，标准单模光纤的布里渊频移确定，即标准单模光纤的布里渊频移受标准单模光纤的长度和其所处的环境参数影响。其中，环境参数包括但不限于环境温度。

在一些实施例中，第一光耦合器120包括Y型光耦合器。在一些实施例中，第一光耦合器120包括3dB光耦合器，第一光耦合器120的第一输出端和第二输出端的光功率比值为50：50，以使第一光耦合器120的第一输出端输出的第一泵浦光的功率等于第二输出端输出的第二泵浦光的功率。可以理解的，第一光耦合器120的第一输出端和第二输出端的光功率比值也可以包括其他比值。

在一些实施例中，第一泵浦增益组件100包括第一光放大器140和第一光衰减器150，第一光放大器140的输出端和第一光耦合器120的输入端连接，第一光衰减器150的输入端和第一光环形器130的第三端连接，第一光衰减器150的输出端和第二泵浦增益组件200连接。第一光放大器140用于调节泵浦光的光功率，第一光衰减器150用于调节第一探测光的光功率。在一些实施例中，第一光衰减器150包括衰减范围可调的光衰减器件。在一些实施例中，第一光衰减器150的衰减范围包括0~40dB，根据参考电信号和整形电信号的频率范围确定。在一些实施例中，信号分析装置80和第一光放大器140及第一光衰减器150连接，信号分析装置80可以根据光电探测器60输出的第二探测光的性质，便于灵活调整第一光放大器140及第一光衰减器150的光功率调整倍数。

参考图2，在一些实施例中，第二泵浦增益组件200包括第二光纤210和第二光环形器230，第二光环形器230的第一端和第一光耦合器120的第二输出端连接，第二光纤210的一端和第二光环形器230的第二端连接，第二光纤210的另一端和第一光环形器130的第三端连接。第二光环形器230用于接收第二泵浦光，输出第二泵浦光至第二光纤210，使第二泵浦光和第一探测光在第二光纤210中产生受激布里渊散射效应，且输出经受激布里渊散射效应处理的第二探测光。在一些实施例中，第二泵浦增益组件200包括第二光耦合器220。具体地，第二光耦合器220的第一输出端第二光环形器230的第一端连接，第二光纤210第二光环形器230的第二端连接。

可以理解的，第二光纤210作为受激布里渊散射作用的介质以对信号进行滤波。在一些实施例中，第二光纤210包括单模光纤。相较于多模光纤，单模光纤不易产生其他非线性效应。在一些实施例中，第二光纤210包括长度在1km~100km范围的标准单模光纤。可选地，第二光纤210包括1km标准单模光纤、2km标准单模光纤、5km标准单模光纤、10km标准单模光纤、100km标准单模光纤及其他长度在1km~100km范围的标准单模光纤。可以理解的，光纤的长度越大，其传输损耗越大，可以通过控制光纤的长度以保证较低的传输损耗。需要说明的，当标准单模光纤的长度确定且标准单模光纤所处的环境不变时，标准单模光纤的布里渊频移确定，即标准单模光纤的布里渊频移受标准单模光纤的长度和其所处的环境参数影响。其中，环境参数包括但不限于环境温度。

在一些实施例中，第二光纤210的受激布里渊频移等于第一光纤110的受激布里渊频移，第一光纤110和第二光纤210的长度以及所处环境保持一致，如此可以利用泵浦受激布里渊散射效应中不同频率的泵浦光对应相同的布里渊频移的特性，将信号发生器42输出的参考电信号的频率与整形电信号的中心频率线性对应，实现整形电信号的中心频率灵活可调。

在一些实施例中，第二光耦合器220包括Y型光耦合器。在一些实施例中，第二光耦合器220包括3dB光耦合器，第二光耦合器220的第一输出端和第二输出端的光功率比值为50：50。在一些实施例中，可以理解的，第二光耦合器220的第一输出端和第二输出端的光功率比值也可以包括其他比值，不再赘述。

在一些实施例中，第二泵浦增益组件200包括第二光放大器240和第二光衰减器250，第二光放大器240的输出端和第二光耦合器220的输入端连接，第二光衰减器250的输入端和第二光环形器230的第三端连接，第二光衰减器250的输出端和第二泵浦增益组件200连接。第二光放大器240用于调节泵浦光的光功率，第二光衰减器250用于调节第二探测光的光功率。在一些实施例中，第二光衰减器250包括衰减范围可调的光衰减器件。在一些实施例中，第二光衰减器250的衰减范围包括0~40dB，根据参考电信号和整形电信号的频率范围确定。在一些实施例中，信号分析装置80和第二光放大器240及第二光衰减器250连接，信号分析装置80可以根据光电探测器60输出的第二探测光的性质，便于灵活调整第二光放大器240及第二光衰减器250的光功率调整倍数。

图3所示为图1所示的信号整形系统1另一实施例的结构示意图。在本实施例中，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200，且第一光纤110和第二光纤210均为2km标准单模光纤，第一光纤110和第二光纤210的受激布里渊频移为10.8GHz。第一电光调制装置41包括马赫曾德尔强度调制器，第一电光调制装置41的调制格式为载波抑制双边带调制，其调制时产生上下两个相位相等、幅度相等、与载波的频率差相等的调制边带，该调制边带与光载波的频率差等于信号发生器42输出的参考电信号的频率。第二电光调制装置51为相位调制器，第二电光调制装置51在调制时会产生上下两个相位相反、幅度相等、与载波的频率差相等的调制边带，该调制边带与光载波的频率差等于信号接收器52输出的整形电信号的频率。在本实施例中，第一电光调制装置41输出的光载波作为泵浦光进入到泵浦增益系统10中产生两级泵浦受激布里渊散射效应，放大下面一路由第二电光调制装置51输出的调制光，布里渊增益最大处的光频率等于泵浦光的调制边带频率（即参考电信号的频率）减去受激布里渊频移10.8GHz。可以理解的，输出的经受激布里渊散射效应处理的第二探测光的频率为布里渊增益最大处的光频率。在本实施例中，信号发生器42输出的参考电信号频率从10.8GHz变化至40GHz，参考电信号的频率从第一光纤110和/或第二光纤210的受激布里渊频移变化至参考电信号的最大频率。信号接收器52接收到的整形电信号频率范围为0~29.2GHz，其最大频率为参考电信号的最大频率与第一光纤110和/或第二光纤210的受激布里渊频移之间的差值，如此，信号发生器42输出的参考电信号的频率与整形电信号的中心频率可以线性对应，实现整形电信号的中心频率灵活可调。需要说明的，整形电信号的频率可以包括0~29.2GHz范围内的一个或多个频率，本申请实施例的信号整形系统1可以对同时输入的多个频率的电信号进行窄带滤波，输出窄带宽的电信号。在本实施例中，两级泵浦产生的受激布里渊散射效应的增益带宽为20.2MHz，最大增益可至20dB。整形后的电信号的带宽可降低至20.2MHz，消光比可达20dB。

图4所示为图1所示的信号整形系统1又一实施例的结构示意图。在本实施例中，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100、第二泵浦增益组件200和第三泵浦增益组件300。其中，第三泵浦增益组件300连接于第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200之间。第三泵浦增益组件300包括第三光纤310、第三光耦合器320、第三光环形器330、第三光放大器340和第三光衰减器350，具体连接关系如图4所示，不再赘述。在本实施例中，第一光纤110、第二光纤210和第三光纤310均为10km标准单模光纤，三者的受激布里渊频移均为11.3GHz。在本实施例中，第一电光调制装置41包括马赫曾德尔强度调制器，第一电光调制装置41的调制格式为单边带调制，其调制时产生一个调制边带，该调制边带与光载波的频率差等于信号发生器42输出的参考电信号的频率。第二电光调制装置51为相位调制器，第二电光调制装置51在调制时会产生上下两个相位相反、幅度相等、与载波的频率差相等的调制边带，该调制边带与光载波的频率差等于信号接收器52输出的整形电信号的频率。在本实施例中，第一电光调制装置41输出的光载波作为泵浦光进入到泵浦增益系统10中产生三级泵浦受激布里渊散射效应，放大下面一路由第二电光调制装置51输出的探测光，布里渊增益最大处的光频率等于泵浦光的调制边带频率（即参考电信号的频率）减去受激布里渊频移11.3GHz。可以理解的，输出的经受激布里渊散射效应处理的第二探测光的频率为布里渊增益最大处的光频率。在本实施例中，信号发生器42输出的参考电信号频率从11.3GHz变化至40GHz，参考电信号的频率从第一光纤110的受激布里渊频移变化至参考电信号的最大频率。信号接收器52接收到的整形电信号频率范围为0~28.7GHz，其最大频率为参考电信号的最大频率与第一光纤110的受激布里渊频移之间的差值，如此，信号发生器42输出的参考电信号的频率与整形电信号的中心频率可以线性对应，实现整形电信号的中心频率灵活可调。需要说明的，整形电信号的频率可以包括0~28.7GHz范围内的一个或多个频率，本申请实施例的信号整形系统1可以对同时输入的多个频率的电信号进行窄带滤波，输出窄带宽的电信号。在本实施例中，两级泵浦产生的受激布里渊散射效应的增益带宽为16.5MHz，最大增益可至23dB。整形后的电信号的带宽可降低至16.5MHz，消光比可达23dB。

图5所示为图2所示的泵浦增益系统10的增益带宽和泵浦增益系统10的泵浦增益组件的数量的关系图。根据图5可知，随着泵浦增益组件的数量增加，增益带宽降低；且在泵浦增益组件的数量在2~10个的数量范围内时，泵浦增益系统10的增益带宽的降低幅度较大。在一些实施例中，泵浦增益系统10的泵浦增益组件的数量范围包括2~10个。可选地，泵浦增益组件的数量可以包括2个、3个、4个或5个。需要说明的，图5为仿真得到的泵浦增益系统10的增益带宽和泵浦增益系统10的泵浦增益组件的数量的关系图，且图5中泵浦增益组件的数量为包括第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200的泵浦增益组件的总量。当图5中泵浦增益组件的数量为2个时，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100和第二泵浦增益组件200；当图5中泵浦增益组件的数量为3个时，泵浦增益系统10包括第一泵浦增益组件100、第二泵浦增益组件200和第三泵浦增益组件300；当图5中泵浦增益组件的数量为3个以上时，可以根据上述规律类推，不再赘述。

本申请一实施例的信号整形系统1的信号整形方法如下：

光源20输出的光载波被光耦合装置30分为第一光载波和第二光载波。利用第一电光调制模块将信号发生器42输出的参考电信号调制到第一光载波上，通过光耦合装置30的第一输出端输出，产生光调制信号作为泵浦光进入泵浦增益系统10，产生多级泵浦受激布里渊散射效应。利用第二电光调制装置51将信号接收器52接收到的整形电信号调制到第一光载波上，通过光耦合装置30的第二输出端输出，产生另一光调制信号，通过光隔离器70后作为探测光进入泵浦增益系统10，被多级泵浦受激布里渊散射效应放大整形后输出，进入光电探测器60，产生拍频信号，即整形后的电信号，并被信号分析装置80监测。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种泵浦增益系统，用于产生受激布里渊散射效应，其特征在于，所述泵浦增益系统包括：

第一泵浦增益组件，用于接收光源产生的泵浦光和探测光，产生受激布里渊散射效应，输出所述泵浦光和经受激布里渊散射效应处理的第一探测光；

第二泵浦增益组件，和所述第一泵浦增益组件连接，所述第二泵浦增益组件用于接收所述第一探测光和所述泵浦光，产生受激布里渊散射效应，输出经受激布里渊散射效应处理的第二探测光；

所述第一泵浦增益组件包括第一光纤、第一光耦合器和第一光环形器，所述第一光耦合器的第一输出端和所述第一光环形器的第一端连接，所述第一光纤和所述第一光环形器的第二端连接，所述第一光耦合器用于接收所述泵浦光，形成第一泵浦光和第二泵浦光；所述第一光环形器用于输出所述第一泵浦光至所述第一光纤，使所述第一泵浦光和所述探测光在所述第一光纤中产生受激布里渊散射效应，且输出经受激布里渊散射效应处理的所述第一探测光；所述第一泵浦增益组件还包括第一光放大器和第一光衰减器，所述第一光放大器的输出端和所述第一光耦合器的输入端连接，所述第一光衰减器的输入端和第一光环形器的第三端连接，所述第一光衰减器的输出端和所述第二泵浦增益组件连接；所述第一光放大器用于调节所述泵浦光的光功率，所述第一光衰减器用于调节所述第一探测光的光功率。

2.根据权利要求1所述的泵浦增益系统，其特征在于，所述第一光耦合器的第一输出端和第二输出端的光功率比值为50：50。

3.根据权利要求1所述的泵浦增益系统，其特征在于，所述第一光纤包括单模光纤。

4.根据权利要求1所述的泵浦增益系统，其特征在于，所述第二泵浦增益组件包括第二光纤和第二光环形器，所述第二光环形器的第一端和所述第一光耦合器的第二输出端连接，所述第二光纤的一端和所述第二光环形器的第二端连接，所述第二光纤的另一端和所述第一光环形器的第三端连接；所述第二光环形器用于接收所述第二泵浦光，输出所述第二泵浦光至所述第二光纤，使所述第二泵浦光和所述第一探测光在所述第二光纤中产生受激布里渊散射效应，且输出经受激布里渊散射效应处理的所述第二探测光。

5.根据权利要求4所述的泵浦增益系统，其特征在于，所述第二泵浦增益组件还包括第二光放大器和第二光衰减器，所述第二光放大器的输入端和所述第一光耦合器的第二输出端连接，所述第二光放大器的输出端和所述第二光环形器的第一端连接，所述第二光衰减器的输入端和第二光环形器的第三端连接；所述第二光放大器用于调节所述第二泵浦光的光功率，所述第二光衰减器用于调节所述第二探测光的光功率。

6.根据权利要求4所述的泵浦增益系统，其特征在于，所述第二光纤包括单模光纤。

7.根据权利要求4所述的泵浦增益系统，其特征在于，所述第二光纤的受激布里渊频移等于所述第一光纤的受激布里渊频移。

8.一种信号整形系统，其特征在于，包括：

光源；

光耦合装置，所述光耦合装置的输入端和所述光源连接，所述光耦合装置用于接收所述光源产生的光载波，形成第一光载波和第二光载波；

第一信号调制组件，和所述光耦合装置的第一输出端连接，所述第一信号调制组件用于将参考电信号调制至所述第一光载波，形成泵浦光；

第二信号调制组件，和所述光耦合装置的第二输出端连接，所述第二信号调制组件用于将整形电信号调制至所述第二光载波，形成探测光；

如权利要求1-7中任一项所述的泵浦增益系统，所述第一泵浦增益组件和所述第一信号调制组件及所述第二信号调制组件连接，所述第一泵浦增益组件用于接收所述泵浦光和所述探测光；及

光电探测器，所述光电探测器的输入端和所述第二泵浦增益组件连接，所述光电探测器用于将所述第二探测光转换为电信号。

9.根据权利要求8所述的信号整形系统，其特征在于，第一信号调制组件包括第一电光调制装置和信号发生器，所述第一电光调制装置的输入端和所述光耦合装置的第一输出端连接，所述第一电光调制装置的输出端和所述第一泵浦增益组件连接，所述信号发生器和所述第一电光调制装置连接；所述第一电光调制装置用于将所述信号发生器输出的所述参考电信号调制至所述第一光载波，形成所述泵浦光。

10.根据权利要求8所述的信号整形系统，其特征在于，第二信号调制组件包括第二电光调制装置和信号接收器，所述第二电光调制装置的输入端和所述光耦合装置的第二输出端连接，所述第二电光调制装置的输出端和所述第一泵浦增益组件连接，所述信号接收器和所述第二电光调制装置连接；所述信号接收器用于接收所述整形电信号，所述第二电光调制装置用于将所述信号接收器输出的所述整形电信号调制至所述第二光载波，形成所述探测光。

11.根据权利要求10所述的信号整形系统，其特征在于，还包括光隔离器，所述光隔离器的输入端和所述第二电光调制装置的输出端连接，所述光隔离器的输出端和所述第一泵浦增益组件连接，所述光隔离器用于隔离反向的所述探测光。

12.根据权利要求8所述的信号整形系统，其特征在于，还包括信号分析装置，所述信号分析装置的输入端和所述光电探测器的输出端连接，所述信号分析装置用于分析所述第二探测光的性质。