CN116318392A - 一种基于片上集成光芯片的微波测频装置和方法 - Google Patents

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CN116318392A CN202310530068.XA CN202310530068A CN116318392A CN 116318392 A CN116318392 A CN 116318392A CN 202310530068 A CN202310530068 A CN 202310530068A CN 116318392 A CN116318392 A CN 116318392A
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Abstract

本发明涉及一种基于片上集成光芯片的微波测频装置和方法，该装置包括依次连接的可调谐激光光源、第一电光调制模块、光滤波器、第一光放大器、第二电光调制模块、第二光放大器、光隔离器、集成光芯片、光功率计和数据处理器，其中，第一电光调制模块还连接有信号发生器，第二电光调制模块还连接有信号接收器。与现有技术相比，本发明利用第一、第二电光调制模块与信号发生器、接收器相结合，实现两次光信号调制过程；利用集成光芯片的波长选择特性得到耦合输出光；利用光功率计探测光功率变化；利用数据处理器根据调制光的光功率变化，计算得到待测电信号的频率值，能够以较高的集成度、低廉的成本实现对待测电信号高准确率、高反应速度的测频。

Description

一种基于片上集成光芯片的微波测频装置和方法
技术领域
本发明涉及微波光子学技术领域，尤其是涉及一种基于片上集成光芯片的微波测频装置和方法。
背景技术
近年来，以光信号为载体、光纤为媒介的光纤通信得到了国内外学者的广泛研究，并且随着各种复用和高级编码技术的应用，以光纤通信为代表的光互连传输具有传输带宽大、传输损耗低、传输速率高、传输距离长的优点。而随着光学技术的蓬勃发展，利用光学技术来解决微波领域问题的方法也逐渐走进人们的视野，即微波光子学技术，其以光信号作为载体、对微波信号进行传输、处理等操作。
传统的纯电学电信号测频的装置和方法很难在简单结构、低成本的同时保持低噪声、高准确率的测量结果输出，而且设备体积庞大，很容易受到电磁干扰。为此，现有技术将光子学技术与微波技术相融合，以实现微波光子学测频系统，具有抗电磁干扰的优点，但目前的微波光子系统一般使用分立的光电子器件与电学模块搭建链路，这使得微波光子系统样机或产品具有体积尺寸大、集成化低、成本损耗高等不足，难以快速、精准地测量得到频率信息。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于片上集成光芯片的微波测频装置和方法，能够以较高的集成度、低廉的成本实现对待测电信号高准确率、高反应速度的测频，为微波光子学测频系统向小型化、集成化发展奠定基础。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，包括依次连接的可调谐激光光源、第一电光调制模块、光滤波器、第一光放大器、第二电光调制模块、第二光放大器、光隔离器、集成光芯片、光功率计和数据处理器，所述第一电光调制模块还连接有信号发生器，所述第二电光调制模块还连接有信号接收器；
所述可调谐振激光光源用于输出连续光给第一电光调制模块；
所述信号发生器用于输出参考电信号给第一电光调制模块；
所述第一电光调制模块用于对接收的连续光进行调制，输出包含上下两个调制边带的调制后光载波；
所述光滤波器用于滤除调制后光载波的下调制边带，输出滤波后调制光；
所述第一光放大器用于对滤波后调制光进行放大后输出；
所述信号接收器用于将接收的待测电信号输出给第二电光调制模块；
所述第二电光调制模块用于对放大滤波后调制光进行调制，输出包含上下两个调制边带的二次调制光信号；
所述第二光放大器用于对二次调制光进行放大后输出；
所述光隔离器和偏振控制器用于对放大后二次调制光进行隔离和偏振控制；
所述集成光芯片用于对接收的二次调制光进行耦合输出及滤波；
所述光功率计用于探测集成光芯片的耦合输出光的光功率、并传输给数据处理器进行记录；
所述数据处理器用于计算得到待测电信号的频率值。
进一步地，所述第一电光调制模块的光学输出端口与光滤波器相连接，所述第一电光调制模块的射频端口与信号发生器相连接。
进一步地，所述第二电光调制模块的光学输出端口与第二光放大器相连接，所述第二电光调制模块的射频端口与信号接收器相连接。
进一步地，所述偏振控制器与集成光芯片的耦合输入端口相连接，所述集成光芯片的耦合输出端口与光功率计相连接。
进一步地，所述可调谐激光光源具体为可调谐输出1500nm~1600nm波长范围内的连续光光源。
进一步地，所述第一电光调制模块和第二电光调制模块的调制模式包括但不限于双边带调制、载波抑制双边带调制、强度调制、相位调制；
所述第一电光调制模块和第二电光调制模块的电光调制带宽均为0~40GHz。
进一步地，所述信号发生器具体为能够扫描产生0~40GHz频率范围内电信号的高频信号发生器；
所述信号接收器具体为能够接收到0~40GHz频率范围内电信号的高频信号接收器。
进一步地，所述光滤波器具体为中心波长可调的、带宽在0.1~100nm范围内的带通光纤滤波器。
进一步地，所述光隔离器具体为非互易性光学元件，其隔离度大于30dB。
进一步地，所述集成光芯片具体为进行光学耦合、实现光学滤波、具有可调谐的波长选择性的集成光学器件芯片。
进一步地，所述光功率计具体为能够测量1400nm~1700nm波长范围内光功率大小的宽范围光功率计；所述数据处理器具体为能够同步记录处理10Gbps数据信号的高速数据处理器。
一种基于片上集成光芯片的微波测频方法，包括以下步骤：
S1、可调谐激光光源输出连续光，以作为光载波输入到第一电光调制模块中；
信号发生器输出参考电信号给第一电光调制模块；
S2、第一电光调制模块根据参考电信号，对光载波进行调制，产生包含上下两个调制边带的调制后光载波、并输出给光滤波器；
S3、光滤波器对调制后光载波进行滤波处理，以滤除其中的下调制边带、仅保留上调制边带，输出滤波后调制光给第一光放大器；
S4、滤波后调制光经过第一光放大器放大后进入第二电光调制模块中，并被信号接收器接收到的待测电信号调制，产生包含上下两个调制边带的二次调制光信号；
S5、二次调制光信号经第二光放大器放大后、再经过光隔离器、偏振控制器后耦合进入集成光芯片中，由于集成光芯片具有明显的波长选择性，随着参考电信号的频率变化，集成光芯片的耦合输出光的光功率也会产生明显的变化、并被光功率计探测到后由数据处理器记录；
数据处理器根据记录数据，计算得到待测电信号的频率值。
进一步地，所述步骤S4中二次调制光信号的具体产生过程为：以第一次调制产生的上调制边带作为载波，再次产生两个调制边带，这两个二次调制产生的调制边带会随着参考电信号的变化而变化，并且其频率大小也跟待测电信号的频率线性相关。
进一步地，所述步骤S5中数据处理器具体是根据耦合输出光光功率变化最大时对应的参考电信号频率与待测电信号之间的线性关系，由此计算得出待测电信号的频率值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明通过设置依次连接的可调谐激光光源、第一电光调制模块、光滤波器、第一光放大器、第二电光调制模块、第二光放大器、光隔离器、集成光芯片、光功率计和数据处理器，并将第一电光调制模块与信号发生器连接、将第二电光调制模块与信号接收器连接，利用第一电光调制模块、第二电光调制模块与信号发生器、信号接收器相结合，从而实现两次光信号调制过程；利用集成光芯片的波长选择特性得到耦合输出光；利用光功率计探测调制光信号从集成光芯片输出的光功率变化；再利用数据处理器根据调制光的光功率变化，计算得到待测电信号的频率值。由此能够以较高的集成度、低廉的成本实现对待测电信号高准确率、高反应速度的测频。
二、本发明利用集成光芯片对输入光的波长选择性，结合微波光子学技术，将待测电信号的频率信息映射到光功率的变化上，能够直观地实现高准确率、高反应速度的电信号测频，为微波光子学测频系统向小型化、集成化发展打下坚实的基础。
三、本发明利用光功率计探测集成光芯片的耦合输出光的光功率变化，再利用数据处理器根据耦合输出光光功率变化最大时对应的参考电信号频率与待测电信号之间的线性关系，以计算得出待测电信号的频率值。由此能够将信号发生器扫频输出的参考电信号频率与待测电信号的频率线性对应起来，并且该线性关系只与集成芯片的滤波光谱极值有关，并不会随着待测电信号频率的变化而变化，确保了测频的准确性和唯一性；只需利用光功率计输出的光功率变化最大处对应的参考电信号频率，即可通过简单的计算得到待测电信号的频率，具有计算准确率高、反应速度快的优点。
附图说明
图1为本发明的装置连接结构示意图；
图2为本发明的方法流程示意图；
图3a为实施例中第一电光调制模块输出的第一次调制光光谱示意图；
图3b为实施例中第一次调制光被光滤波器滤波后的光谱示意图；
图4为实施例中第二电光调制模块输出的第二次调制光光谱示意图；
图5为实施例中集成光芯片的耦合输出光的光功率变化最大时的光谱位置示意图；
图中标记说明：101、可调谐激光光源，102、第一电光调制模块，103、信号发生器，104、光滤波器，105、第一光放大器，106、第二电光调制模块，107、信号接收器，108、第二光放大器，109、光隔离器，110、偏振控制器，111、集成光芯片，112、光功率计，113、数据处理器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，包括：可调谐激光光源101、第一电光调制模块102、信号发生器103、光滤波器104、第一光放大器105、第二电光调制模块106、信号接收器107、第二光放大器108、光隔离器109、偏振控制器110、集成光芯片111、光功率计112、数据处理器113；
其中，可调谐激光光源101与第一电光调制模块102相连；第一电光调制模块102的光学输出端口与光滤波器104相连；第一电光调制模块102的射频端口与信号发生器103相连；
光滤波器104与第一光放大器105相连；第一光放大器105与第二电光调制模块106相连；第二电光调制模块106的光学输出端口与第二光放大器108相连；第二电光调制模块106的射频端口与信号接收器107相连；
第二光放大器108与光隔离器109相连；光隔离器109与偏振控制器110相连；偏振控制器110与集成光芯片111的耦合输入端口相连；集成光芯片111的耦合输出端口与光功率计112相连；光功率计112与数据处理器113相连。
在实际应用中，可调谐激光光源101为可调谐输出1500nm-1600nm波长范围内的连续光光源；
第一电光调制模块102、第二电光调制模块106均为可进行双边带调制、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模块；第一电光调制模块102、第二电光调制模块106的电光调制带宽均为0~40GHz；
信号发生器103为可扫描产生0~40GHz频率范围内电信号的高频信号发生器；信号接收器107为可接收到0~40GHz频率范围内电信号的高频信号接收器；
光滤波器104为中心波长可调的、带宽在0.1~100nm范围内的带通光纤滤波器；
光隔离器109为非互易性光学元件，其隔离度大于30dB；
集成光芯片111是基于硅基半导体材料、铌酸锂、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料等任意可进行特征尺寸微米量级及以下的集成光学材料平台，为可进行光学耦合、实现光学滤波、具有可调谐的波长选择性的集成光学器件芯片；
光功率计112为可测量1400nm~1700nm波长范围内光功率大小的宽范围光功率计；数据处理器113为可同步记录处理10Gbps数据信号的高速数据处理器。
将上述装置应用于实际，以实现一种基于片上集成光芯片的微波测频方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、可调谐激光光源输出连续光，以作为光载波输入到第一电光调制模块中；
信号发生器输出参考电信号给第一电光调制模块；
S2、第一电光调制模块根据参考电信号，对光载波进行调制，产生包含上下两个调制边带的调制后光载波、并输出给光滤波器；
S3、光滤波器对调制后光载波进行滤波处理，以滤除其中的下调制边带、仅保留上调制边带，输出滤波后调制光给第一光放大器；
S4、滤波后调制光经过第一光放大器放大后进入第二电光调制模块中，并被信号接收器接收到的待测电信号调制，产生包含上下两个调制边带的二次调制光信号，其中，二次调制光信号的具体产生过程为：以第一次调制产生的上调制边带作为载波，再次产生两个调制边带，这两个二次调制产生的调制边带会随着参考电信号的变化而变化，并且其频率大小也跟待测电信号的频率线性相关；
S5、二次调制光信号经第二光放大器放大后、再经过光隔离器、偏振控制器后耦合进入集成光芯片中，由于集成光芯片具有明显的波长选择性，随着参考电信号的频率变化，集成光芯片的耦合输出光的光功率也会产生明显的变化、并被光功率计探测到后由数据处理器记录；
数据处理器根据记录数据，计算得到待测电信号的频率值，其中，数据处理器具体是根据耦合输出光光功率变化最大时对应的参考电信号频率与待测电信号之间的线性关系，由此计算得出待测电信号的频率值。
综上可知，本技术方案中，可调谐激光光源101输出连续光，以作为光载波输入到第一电光调制模块102中；信号发生器103扫描产生参考电信号，其频率用f s 表示，由第一电光调制模块102的射频端口输入，对光载波进行第一次调制，产生上下两个调制边带，与光载波的频率差分别为f s 和-f s 。被第一电光调制模块102第一次调制后的调制光进入到光滤波器104中，通过调整光滤波器104的带通中心波长，可以准确地滤掉第一次调制光的其中一个调制边带，只保留上调制边带高频率一侧。第一电光调制模块102输出的第一次调制光光谱示意图及其被光滤波器104滤波后的光谱示意图分别如图3a和图3b所示。图3a和图3b中“0”表示可调谐激光光源101输出的连续光作为光载波的位置，其大小并不影响调制边带的相对位置，因此简化表示为0；f s 、-f s 分别表示参考电信号对光载波进行第一次调制后产生的上下两个调制边带的位置，滤波后的第一次调制光留下了f s 边带。
滤波后的第一次调制光被第一光放大器105放大后，进入第二电光调制模块106中；信号接收器107接收到的待测电信号，其频率用f x 表示，与第二电光调制模块106的射频端口相连，调制到滤波后的第一次调制光上，产生第二次调制。第二次调制光会以第一次调制光的上调制边带f s 为中心，再次产生两个调制边带f s +f x 、f s -f x 。第二电光调制模块106输出的第二次调制光光谱示意图如图4所示。
第二次调制光被第二光放大器108放大后，经过光隔离器109、偏振控制器110后耦合进入集成光芯片111中。光隔离器109是为了保护前面的可调谐激光光源101、第一电光调制模块102、第一光放大器105、第二电光调制模块106、第二光放大器108等有源器件不会受到集成光芯片111耦合端面反射光的损伤。由于集成光芯片111大都是偏振敏感的，因此需要偏振控制器110来控制耦合进集成光芯片111中的第二次调制光的偏振态。集成光芯片111具有波长选择性，其输出光谱会存在一个明显的输出功率变化。
信号发生器103扫描产生参考电信号f s ，即f s 会从一个设定的初始值，以不变的频率间隔和时间间隔变化到设定的终值。随着参考电信号频率f s 的扫描，第二次调制光中，如图4所示，第二次调制光边带-f s 、f s 、f s -f x 、f s +f x 都会以相同的频率间隔和时间间隔扫描，其中-f s 的扫描方向与f s 、f s -f x 、f s +f x 相反。第二次调制光耦合进集成光芯片111后，参考电信号f s 开始扫描。当f s 扫描到某一个值f s ´时，由于集成光芯片111的波长选择特性，其耦合输出光的光功率会出现一个变化最大点，由光功率计112探测、数据处理器113记录。集成光芯片111的耦合输出光的光功率变化最大时的光谱位置示意图如图5所示，其中-f s 的扫描方向与f s 、f s -f x 、f s +f x 相反，因此忽略。图5中的f m 表示集成光芯片111的输出光谱变化最大时对应的波长与光载波“0”的相对位置，是已知的。f s 扫描时，光功率计112探测到集成光芯片111的耦合输出光，数据处理器113进行记录，将扫描过程中不同f s 频率与耦合输出光的光功率一一对应起来。当耦合输出光的光功率变化最大时，如图5所示，第二次调制光边带f s ´+f x 正好与f m 重合，简单计算可得f x =f m -f s ´，这样通过已知的参考电信号频率和集成光芯片111的输出光谱变化最大点就可以得到待测电信号频率f x 的值。
也就是说，待测电信号频率f x 的测量范围为0 -f m ，如果f x 大于f m ，那么在f s 扫描的过程中，第二次调制光边带f s ´+f x 就无法与f m 相遇重合，集成光芯片111的耦合输出光的光功率就无法产生变化的最大值，无法测量。
由于集成光芯片111的输出光谱是可调谐的，所以f m 的大小是可以自主选择的。那么待测电信号频率f x 的测量范围就是可调的，能够根据不同的应用场景灵活调整。
而根据待测信号频率的计算式f x =f m -f s ´和测量范围0 -f m ，即可得到参考电信号f s 的扫描频率范围为0 -f m 。
为验证本技术方案的有效性，分别以实施例一、二进行具体说明。
实施例一
本实施例基于片上集成光芯片的微波测频装置的结构示意图如图1所示。本实施例中，集成光芯片111的输出光谱在与光载波相距20.65GHz处存在一个功率变化极小值，那么待测电信号的准确测量范围为0~20.65GHz。
本实施例中，第一电光调制模块102、第二电光调制模块106为进行载波抑制双边带调制的电光调制模块，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，频率差为调制的电信号频率。
第一电光调制模块102输出的第一次调制光被光滤波器104滤掉下边带低频率一侧，保留的上边带在放大后又被第二电光调制模块106调制，产生第二次调制光。第二次调制光经过放大、隔离、偏振控制后耦合进集成光芯片111中。
本实施例中，信号发生器103输出的参考电信号频率从0GHz开始，以1MHz的频率间隔、1ms的时间间隔，扫频变化到终值20.65GHz。数据处理器113会将参考电信号处在不同频率值时光功率计112测量得到的耦合输出光功率值一一对应起来。
本实施例中，待测电信号的频率f x 可由计算式f x =20.65GHz﹣f s ´得来，其中f s ´为数据处理器113记录到的耦合输出光功率变化极小值对应的参考电信号的频率。
实施例二
本实施例基于片上集成光芯片的微波测频装置的结构示意图如图1所示。本实施例中，集成光芯片111的输出光谱在与光载波相距31.20GHz处存在一个功率变化极小值，那么待测电信号的准确测量范围为0~31.20GHz。
本实施例中，第一电光调制模块102、第二电光调制模块106为进行双边带调制的电光调制模块，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，频率差为调制的电信号频率。
第一电光调制模块102输出的第一次调制光被光滤波器104滤掉下边带低频率一侧，保留的上边带在放大后又被第二电光调制模块106调制，产生第二次调制光。第二次调制光经过放大、隔离、偏振控制后耦合进集成光芯片111中。
本实施例中，信号发生器103输出的参考电信号频率从0GHz开始，以0.5MHz的频率间隔、0.5ms的时间间隔，扫频变化到终值31.20GHz。数据处理器113会将参考电信号处在不同频率值时光功率计112测量得到的耦合输出光功率值一一对应起来。
本实施例中，待测电信号的频率f x 可由计算式f x =31.20GHz﹣f s ´得来，其中f s ´为数据处理器113记录到的耦合输出光功率变化极小值对应的参考电信号的频率。
综上所述，本技术方案利用集成光芯片对于入射光的波长选择作用，将携带有待测电信号和参考电信号信息的调制光信号耦合进集成光芯片，由光功率计探测调制光信号从集成光芯片输出的光功率变化。由此根据调制光的光功率变化以及集成光芯片的波长选择特性，建立参考电信号和待测电信号之间的线性关系，完成对待测电信号的频率测量。本技术方案通过将光子学技术应用到微波领域中，具有高集成度、低成本、高准确率、高反应速度等优点，在无线通信、传感探测等多个领域中都有着重要的应用。

Claims (14)

1.一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，包括依次连接的可调谐激光光源、第一电光调制模块、光滤波器、第一光放大器、第二电光调制模块、第二光放大器、光隔离器、集成光芯片、光功率计和数据处理器，所述第一电光调制模块还连接有信号发生器，所述第二电光调制模块还连接有信号接收器；
所述可调谐振激光光源用于输出连续光给第一电光调制模块；
所述信号发生器用于输出参考电信号给第一电光调制模块；
所述第一电光调制模块用于对接收的连续光进行调制，输出包含上下两个调制边带的调制后光载波；
所述光滤波器用于滤除调制后光载波的下调制边带，输出滤波后调制光；
所述第一光放大器用于对滤波后调制光进行放大后输出；
所述信号接收器用于将接收的待测电信号输出给第二电光调制模块；
所述第二电光调制模块用于对放大滤波后调制光进行调制，输出包含上下两个调制边带的二次调制光信号；
所述第二光放大器用于对二次调制光进行放大后输出；
所述光隔离器和偏振控制器用于对放大后二次调制光进行隔离和偏振控制；
所述集成光芯片用于对接收的二次调制光进行耦合输出及滤波；
所述光功率计用于探测集成光芯片的耦合输出光的光功率、并传输给数据处理器进行记录；
所述数据处理器用于计算得到待测电信号的频率值。
2.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述第一电光调制模块的光学输出端口与光滤波器相连接，所述第一电光调制模块的射频端口与信号发生器相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述第二电光调制模块的光学输出端口与第二光放大器相连接，所述第二电光调制模块的射频端口与信号接收器相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述偏振控制器与集成光芯片的耦合输入端口相连接，所述集成光芯片的耦合输出端口与光功率计相连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述可调谐激光光源具体为可调谐输出1500nm~1600nm波长范围内的连续光光源。
6.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述第一电光调制模块和第二电光调制模块的调制模式包括但不限于双边带调制、载波抑制双边带调制、强度调制、相位调制；
所述第一电光调制模块和第二电光调制模块的电光调制带宽均为0~40GHz。
7.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述信号发生器具体为能够扫描产生0~40GHz频率范围内电信号的高频信号发生器；
所述信号接收器具体为能够接收到0~40GHz频率范围内电信号的高频信号接收器。
8.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述光滤波器具体为中心波长可调的、带宽在0.1~100nm范围内的带通光纤滤波器。
9.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述光隔离器具体为非互易性光学元件，其隔离度大于30dB。
10.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述集成光芯片具体为进行光学耦合、实现光学滤波、具有可调谐的波长选择性的集成光学器件芯片。
11.根据权利要求1所述的一种基于片上集成光芯片的微波测频装置，其特征在于，所述光功率计具体为能够测量1400nm~1700nm波长范围内光功率大小的宽范围光功率计；所述数据处理器具体为能够同步记录处理10Gbps数据信号的高速数据处理器。
12.一种应用如权利要求1所述基于片上集成光芯片的微波测频装置的微波测频方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、可调谐激光光源输出连续光，以作为光载波输入到第一电光调制模块中；
信号发生器输出参考电信号给第一电光调制模块；
S2、第一电光调制模块根据参考电信号，对光载波进行调制，产生包含上下两个调制边带的调制后光载波、并输出给光滤波器；
S3、光滤波器对调制后光载波进行滤波处理，以滤除其中的下调制边带、仅保留上调制边带，输出滤波后调制光给第一光放大器；
S4、滤波后调制光经过第一光放大器放大后进入第二电光调制模块中，并被信号接收器接收到的待测电信号调制，产生包含上下两个调制边带的二次调制光信号；
S5、二次调制光信号经第二光放大器放大后、再经过光隔离器、偏振控制器后耦合进入集成光芯片中，由于集成光芯片具有明显的波长选择性，随着参考电信号的频率变化，集成光芯片的耦合输出光的光功率也会产生明显的变化、并被光功率计探测到后由数据处理器记录；
数据处理器根据记录数据，计算得到待测电信号的频率值。
13.根据权利要求12所述的一种微波测频方法，其特征在于，所述步骤S4中二次调制光信号的具体产生过程为：以第一次调制产生的上调制边带作为载波，再次产生两个调制边带，这两个二次调制产生的调制边带会随着参考电信号的变化而变化，并且其频率大小也跟待测电信号的频率线性相关。
14.根据权利要求12至13任一所述的一种微波测频方法，其特征在于，所述步骤S5中数据处理器具体是根据耦合输出光光功率变化最大时对应的参考电信号频率与待测电信号之间的线性关系，由此计算得出待测电信号的频率值。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116647285A (zh) * 2023-07-24 2023-08-25 之江实验室 信号加密、解密系统及方法与通信系统
CN117040642A (zh) * 2023-09-01 2023-11-10 成都芯瑞科技股份有限公司 一种二次载波光通信模块及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112266490A (zh) * 2020-10-29 2021-01-26 之江实验室 一种利用湿膜涂覆法制备蚕丝蛋白薄膜的方法
US20210066875A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Institute Of Semiconductors, Chinese Academy Of Sciences Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator
CN113253286A (zh) * 2021-07-07 2021-08-13 之江实验室 基于注入锁定倍频的相干微波光子雷达探测方法及系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210066875A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Institute Of Semiconductors, Chinese Academy Of Sciences Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator
CN112266490A (zh) * 2020-10-29 2021-01-26 之江实验室 一种利用湿膜涂覆法制备蚕丝蛋白薄膜的方法
CN113253286A (zh) * 2021-07-07 2021-08-13 之江实验室 基于注入锁定倍频的相干微波光子雷达探测方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WENTING JIAO: "《Demonstration of Photonic-Assisted Microwave Frequency Measurement Using a Notch Filter on Silicon Chip》", 《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116647285A (zh) * 2023-07-24 2023-08-25 之江实验室 信号加密、解密系统及方法与通信系统
CN116647285B (zh) * 2023-07-24 2023-10-10 之江实验室 信号加密、解密系统及方法与通信系统
CN117040642A (zh) * 2023-09-01 2023-11-10 成都芯瑞科技股份有限公司 一种二次载波光通信模块及方法

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