基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，包括窄線寬激光器、第一偏振控制器、環(huán)形器、偏振分束器、第二偏振控制器、光耦合器、第三偏振控制器、強度調(diào)制器、寬帶微波源、可調(diào)諧激光器、高非線性光纖、第四偏振控制器、第五偏振控制器、起偏器、光濾波器、光電探測器和信號源分析儀。利用本發(fā)明，克服了傳統(tǒng)電子學(xué)方法在帶寬、重量、體積、電磁干擾等方面的劣勢，并突破了電子技術(shù)產(chǎn)生高頻微波信號的瓶頸。
【專利說明】基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波光子學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】,更具體的說是一種光生微波技術(shù)，一種基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進步，特別是信息技術(shù)的快速更新?lián)Q代，微波技術(shù)與光子技術(shù)相互融合成為科技進步的必然趨勢并且其取得了長足的進步。其中，高質(zhì)量的微波信號產(chǎn)生技術(shù)是微波應(yīng)用的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。高質(zhì)量的微波信號主要體現(xiàn)為高頻譜純度、高射頻穩(wěn)定性和低相位噪聲，其在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，其中包括雷達系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)以及電子對抗系統(tǒng)。由于電子瓶頸的限制，基于電子系統(tǒng)直接產(chǎn)生高頻微波或者毫米波是一大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的高頻微波信號產(chǎn)生是基于低頻的標(biāo)準(zhǔn)振蕩系統(tǒng)經(jīng)過多次倍頻獲得，然而多次倍頻會惡化信號的相位噪聲，并且該方法產(chǎn)生的微波信號的頻率調(diào)諧性很差。為了克服電子系統(tǒng)產(chǎn)生微波信號的缺陷，同時，由于對高頻譜純度和低相位噪聲的微波信號強烈需求，光生微波技術(shù)應(yīng)用而生。
[0003]基于光生微波技術(shù)產(chǎn)生高頻微波信號克服了傳統(tǒng)微波系統(tǒng)在處理速度和傳輸帶寬等方面的嚴(yán)重電子瓶頸，并且產(chǎn)生的微波信號的頻譜純度高、相位噪聲低以及具有靈活的可調(diào)諧能力，充分利用了光子技術(shù)的先天優(yōu)勢。同時，光生微波系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的微波系統(tǒng)具有損耗低、重量輕、帶寬大、速度快、抗電磁干擾和頻率響應(yīng)平坦等諸多優(yōu)點。此外，基于光子技術(shù)產(chǎn)生微波，該系統(tǒng)可以與全光網(wǎng)絡(luò)以及光載射頻兼容。
[0004]未來的軍事以及民事應(yīng)用，特別是軍事雷達和電子對抗，要求微波系統(tǒng)具有大帶寬、大動態(tài)范圍和高靈敏度等特點。同時，由于信息復(fù)雜度日益提高、信息量的極度豐富以及信息時效性的日新月異，對信息系統(tǒng)的性能提出更高、更嚴(yán)格的要求，特別是對微波系統(tǒng)中的信號源的頻率穩(wěn)定度和頻譜純度提出了越來越高的要求。要滿足這些應(yīng)用需求，必須先實現(xiàn)高質(zhì)量微波信號產(chǎn)生。因此，產(chǎn)生高頻率、高頻譜純度、寬帶可調(diào)諧以及低相位噪聲的微波信號具有重要的戰(zhàn)略意義以及迫切的應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，以克服傳統(tǒng)電子學(xué)方法在帶寬、重量、體積、電磁干擾等方面的劣勢，并突破電子技術(shù)產(chǎn)生高頻微波信號的瓶頸。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，該裝置包括:
[0009]一窄線寬激光器1，用于向第一偏振控制器2提供連續(xù)探測光；
[0010]一第一偏振控制器2，用于調(diào)節(jié)探測光的偏振態(tài)，并提供給環(huán)形器3 ;[0011]一環(huán)形器3，用于將調(diào)節(jié)了偏振態(tài)的探測光路由到偏振分束器4 ;
[0012]一偏振分束器4，用于將探測光分為兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光，兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光分別沿順時針和逆時針方向傳播并進入第二偏振控制器5和第四偏振控制器12 ；
[0013]一第二偏振控制器5，用于調(diào)節(jié)沿順時針方向傳播的線偏振光的偏振態(tài)，并提供給光率禹合器6 ；
[0014]一第四偏振控制器12，用于調(diào)節(jié)沿逆時針方向傳播的線偏振光的偏振態(tài)，并提供給高非線性光纖11 ;
[0015]一寬帶微波源9，用于產(chǎn)生射頻信號，并提供給強度調(diào)制器8 ;
[0016]一可調(diào)諧激光器10，用于產(chǎn)生誘導(dǎo)高非線性光纖11內(nèi)克爾效應(yīng)的控制光，并提供給強度調(diào)制器8 ；
[0017]一強度調(diào)制器8，用于對可調(diào)諧激光器10輸出的控制光進行強度調(diào)制，并提供給第三偏振控制器7 ；
[0018]一第三偏振控制器7，用于調(diào)節(jié)強度調(diào)制器8輸出控制光的偏振態(tài)，使該控制光的偏振態(tài)與順時針傳播的探測光的偏振態(tài)平行，從而與逆時針傳播的探測光的偏振態(tài)垂直，并提供給光耦合器6;
[0019]一光稱合器6,用于將第二偏振控制器5輸入的線偏振光與第三偏振控制器7輸入的控制光進行耦合，并提供給高非線性光纖11，其中第三偏振控制器7輸入的控制光做為高非線性光纖11內(nèi)發(fā)生交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的泵浦光；
[0020]一高非線性光纖11，用于產(chǎn)生交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，將順時針傳播的探測光進行交叉偏振調(diào)制，將逆時針傳播的探測光不進行交叉偏振調(diào)制，順時針傳播的光信號進行交叉偏振調(diào)制，出現(xiàn)調(diào)制邊帶，實現(xiàn)4倍頻信號產(chǎn)生；
[0021]一第五偏振控制器13，用于調(diào)節(jié)Sagnac環(huán)中逆時針傳播的光載波的偏振態(tài)，實現(xiàn)順時針和逆時針傳播的探測光的載波反相，并補償逆時針傳播的探測光固定相位的改變；
[0022]—起偏器14,用于將偏振態(tài)相互垂直的探測光投射到一個偏振方向上,實現(xiàn)光載波干涉相消；
[0023]一光濾波器15，用于濾除高階邊帶以及控制光，留下±2階邊帶，實現(xiàn)4倍頻微波信號輸出；
[0024]一光電探測器16，用于將±2階邊帶拍頻產(chǎn)生4倍頻微波信號；
[0025]—信號源分析儀17,用于測量產(chǎn)生的微波信號以及該微波信號的相位噪聲。
[0026](三)有益效果
[0027]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]1、本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，由于采用全光信號處理的方案所以克服了傳統(tǒng)電子學(xué)方法在帶寬、重量、體積、電磁干擾等方面的劣勢，并突破了電子技術(shù)產(chǎn)生高頻微波信號的瓶頸。
[0029]2、本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，由于利用高非線性光纖實現(xiàn)交叉偏振調(diào)制所以結(jié)構(gòu)簡單，成本低，全光處理不涉及到電光轉(zhuǎn)化，響應(yīng)速度快，功率損耗小，可以產(chǎn)生任意高頻微波以及太赫茲波，可以實現(xiàn)與全光網(wǎng)絡(luò)以及光載射頻網(wǎng)絡(luò)兼容。[0030]3、由于采用全光的方法以及Sagnac環(huán)路產(chǎn)生微波信號，順時針和逆時針傳播的光信號將經(jīng)歷相同的環(huán)境變化影響，并且兩個方向傳播的光信號是來自于同一個光源，故其產(chǎn)生的微波信號的相位噪聲低，頻譜純度高；同時全光的帶寬與電的帶寬相比幾乎不受限制，故更換偏振調(diào)制器和可調(diào)諧光源為鎖模激光器，用光濾波器濾出其中兩個光分量，該方案可以產(chǎn)生太赫茲波；該方案的相關(guān)器件都為市場可以購買的器件，故該方案可以實現(xiàn)實用化，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置產(chǎn)生4倍頻微波信號的原理示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置實現(xiàn)交叉偏振調(diào)制原理的示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0035]本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，利用強度調(diào)制器產(chǎn)生強度調(diào)制的控制光，該控制光經(jīng)過光耦合器入射到高非線性光纖，該控制光將誘導(dǎo)高非線性光纖增加附加的雙折射，從而調(diào)節(jié)順時針方向傳播的探測光的偏振態(tài)，實現(xiàn)交叉偏振調(diào)制。由窄線寬激光器發(fā)出的探測光經(jīng)過偏振分束器分為兩路，其中一路探測光與強度調(diào)制信號同向傳輸，強度調(diào)制信號與該探測光發(fā)生交叉偏振調(diào)制，并且二者的偏振態(tài)是相互平行。同時，另外一路探測光與強度調(diào)制控制光相向傳輸，此時的探測光僅僅經(jīng)歷平均光功率引起的固定相移，由于該探測光與強度調(diào)制控制光速度不匹配不會發(fā)生交叉偏振調(diào)制，僅僅載波獲得固定相移，該相移可以通過調(diào)節(jié)偏振控制器得到補償。通過調(diào)節(jié)Sagnac環(huán)路內(nèi)部的偏振控制器，可以實現(xiàn)等效強度調(diào)制器的奇數(shù)階邊帶抑制。同時通過調(diào)節(jié)偏振控制器可以實現(xiàn)光載波干涉相消。最后探測光通過光濾波器濾除高階邊帶以及控制光，僅僅讓±2階的邊帶在光電探測器內(nèi)拍頻，實現(xiàn)4倍頻微波信號產(chǎn)生。
[0036]另外，可調(diào)諧激光器也可以用鎖模激光器替換，鎖模激光器輸出的頻譜為具有固定間隔的光學(xué)頻率梳，利用可編程波形整形器可以濾出來任意模式，其作為高非線性光纖產(chǎn)生交叉偏振調(diào)制的控制光，從而可以實現(xiàn)太赫茲信號產(chǎn)生。該全光產(chǎn)生微波-太赫茲波技術(shù)可以實現(xiàn)支持S，C，X，Ku，K，Ka多頻段微波信號產(chǎn)生以及太赫茲波信號產(chǎn)生。
[0037]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括窄線寬激光器1、第一偏振控制器2、環(huán)形器3、偏振分束器4、第二偏振控制器5、光耦合器6、第三偏振控制器7、強度調(diào)制器8、寬帶微波源9、可調(diào)諧激光器10、高非線性光纖11、第四偏振控制器12、第五偏振控制器13、起偏器14、光濾波器15、光電探測器16和信號源分析儀17。
[0038]其中，窄線寬激光器I用于向第一偏振控制器2提供連續(xù)探測光；第一偏振控制器2用于調(diào)節(jié)探測光的偏振態(tài)，并提供給環(huán)形器3 ;環(huán)形器3用于將調(diào)節(jié)了偏振態(tài)的探測光路由到偏振分束器4 ;偏振分束器4用于將探測光分為兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光，兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光分別沿順時針和逆時針方向傳播并進入第二偏振控制器5和第四偏振控制器12 ;第二偏振控制器5用于調(diào)節(jié)沿順時針方向傳播的線偏振光的偏振態(tài)，并提供給光耦合器6 ;第四偏振控制器12用于調(diào)節(jié)沿逆時針方向傳播的線偏振光的偏振態(tài)，并提供給高非線性光纖11 ;寬帶微波源9用于產(chǎn)生射頻信號，并提供給強度調(diào)制器8 ;可調(diào)諧激光器10用于產(chǎn)生誘導(dǎo)高非線性光纖11內(nèi)克爾效應(yīng)的控制光，并提供給強度調(diào)制器8 ;強度調(diào)制器8用于對可調(diào)諧激光器10輸出的控制光進行強度調(diào)制，并提供給第三偏振控制器7 ;第三偏振控制器7用于調(diào)節(jié)強度調(diào)制器8輸出控制光的偏振態(tài)，使該控制光的偏振態(tài)與順時針傳播的探測光的偏振態(tài)平行，從而與逆時針傳播的探測光的偏振態(tài)垂直，并提供給光稱合器6 ;光稱合器6用于將第二偏振控制器5輸入的線偏振光與第三偏振控制器7輸入的控制光進行耦合，并提供給高非線性光纖11，其中第三偏振控制器7輸入的控制光做為高非線性光纖11內(nèi)發(fā)生交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的泵浦光；高非線性光纖11用于產(chǎn)生交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，將順時針傳播的探測光進行交叉偏振調(diào)制，將逆時針傳播的探測光不進行交叉偏振調(diào)制，順時針傳播的光信號進行交叉偏振調(diào)制，出現(xiàn)調(diào)制邊帶，實現(xiàn)4倍頻信號產(chǎn)生；第五偏振控制器13用于調(diào)節(jié)Sagnac環(huán)中逆時針傳播的光載波的偏振態(tài),實現(xiàn)順時針和逆時針傳播的探測光的載波反相，并補償逆時針傳播的探測光固定相位的改變；起偏器14用于將偏振態(tài)相互垂直的探測光投射到一個偏振方向上，實現(xiàn)光載波干涉相消；光濾波器15用于濾除高階邊帶以及控制光，留下±2階邊帶，實現(xiàn)4倍頻微波信號輸出；光電探測器16用于將±2階邊帶拍頻產(chǎn)生4倍頻微波信號；信號源分析儀17用于測量產(chǎn)生的微波信號以及該微波信號的相位噪聲。
[0039]窄線寬激光器I可以是半導(dǎo)體激光器或光纖激光器。第一偏振控制器2、第二偏振控制器5、第三偏振控制器7、第四偏振控制器12和第五偏振控制器13可以是光纖結(jié)構(gòu)的偏振控制器、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的偏振控制器或空間結(jié)構(gòu)的偏振控制器。強度調(diào)制器8可以采用鈮酸鋰晶體、半導(dǎo)體聚合物或有機聚合物。寬帶微波源9可以是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或微波信號源?？烧{(diào)諧激光器10可以是半導(dǎo)體激光器或光纖激光器。該裝置還可以采用鎖模激光器來替換所述可調(diào)諧激光器10，在鎖模激光器后進一步連接光濾波器濾出來任意兩個模式作為控制光，以產(chǎn)生太赫茲波。高非線性光纖11可以是摻鍺高非線性光纖或硫化物高非線性光纖。光濾波器15可以是基于硅基液晶技術(shù)的波形整形器，或者是光濾波器，或者是波分復(fù)用器，或者是光纖光柵。光電探測器16可以是光電二極管或光電倍增管，采用磷化銦材料或硅基材料。
[0040]對于高非線性光纖11而言，由于高非線性光纖的非線性系數(shù)大，泵浦光入射其內(nèi)部，將會誘導(dǎo)快軸和慢軸，而且快軸和慢軸的方向與泵浦光的偏振方向有關(guān)，由于探測光信號通過該光纖時快軸和慢軸將引入不同的相位，故兩個軸會出現(xiàn)相位差，故其等效為相位調(diào)制器，當(dāng)變化泵浦光的光功率和偏振方向時，探測光經(jīng)歷的快慢軸的相位差將會變化，由于相位差的變化會引起探測光的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)，等效為泵浦光強度調(diào)制轉(zhuǎn)化為探測光的偏振調(diào)制，故為交叉偏振效應(yīng)；由于順時針方向傳播的探測光和泵浦光同向傳輸，故兩者的重疊時間較長，同時調(diào)制泵浦光的偏振態(tài)平行于順時針探測光的偏振態(tài)故順時針方向傳播的探測光將會經(jīng)歷交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，但是逆時針方向傳播的探測光不經(jīng)歷交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，僅僅引入一個固定的相位差，原因有兩方面:當(dāng)泵浦光的偏振方向與順時針方向傳播探測光信號偏振方向平行時，必與逆時針方向傳播的光信號的偏振方向垂直，故交叉偏振調(diào)制效果不明顯；順時針傳播的探測光信號與泵浦光信號的重疊時間更長有利于發(fā)生交叉偏振調(diào)制，但是逆時針傳播的探測光和泵浦光速度不匹配。
[0041]在圖1中，窄線寬激光器I產(chǎn)生的探測光通過偏振分束器4被分為相向傳輸?shù)膬陕饭庑盘柌⑶疫@兩路光信號的偏振態(tài)相互垂直。可調(diào)諧激光器10產(chǎn)生的控制光經(jīng)過第三偏振控制器7進行強度調(diào)制，其中第三偏振控制器7加載的微波信號來自于外部寬帶微波源9產(chǎn)生，調(diào)制后產(chǎn)生的強度調(diào)制光信號作為高非線性光纖11發(fā)生交叉偏振調(diào)制的控制光；另外，可調(diào)諧激光器10也可以采用鎖模激光器替換，輸出光經(jīng)過可編程波形整形器實現(xiàn)濾波，濾出來的光波也可以作為高非線性光纖11發(fā)生交叉偏振調(diào)制的控制光，其可以用于產(chǎn)生太赫茲波產(chǎn)生；
[0042]當(dāng)控制光與探測光同向傳輸時，由于控制光誘導(dǎo)高非線性光纖11的快軸和慢軸附加不同的折射率變化，探測光和控制光同向通過高非線性光纖11時，并且二者的偏振態(tài)相互平行，探測光的偏振態(tài)改變，故其等效為偏振調(diào)制器，即實現(xiàn)交叉偏振調(diào)制。
[0043]當(dāng)控制光與探測光相向傳輸時，由于二者的速度不匹配，故高非線性光纖11不會調(diào)制此光載波，僅僅會使光載波經(jīng)歷固定的相移，此相移由控制光的平均光功率決定。
[0044]兩束相向傳輸?shù)奶綔y光一束沿第二偏振控制器5、光稱合器6、高非線性光纖11和第四偏振控制器12傳輸至偏振分束器4，另一束沿第四偏振控制器12、高非線性光纖11、，光率禹合器6和第二偏振控制器5傳輸至偏振分束器4,在偏振分束器4中進行合束,合束后的探測光經(jīng)過第五偏振控制器13和起偏器14，通過調(diào)節(jié)偏振控制器實現(xiàn)相互垂直光載波在投射到起偏方向上時反相，實現(xiàn)光載波干涉相消，此時起偏器14實現(xiàn)了偏振調(diào)制向強度調(diào)制的轉(zhuǎn)換。起偏器14輸出的光信號經(jīng)過光濾波器15濾除±2階之上的高階邊帶以及控制光，入射到光電探測器16實現(xiàn)4倍頻微波信號產(chǎn)生。圖1中的光譜標(biāo)注2表示順時針的光譜，光譜標(biāo)注4表示逆時針的光譜。
[0045]圖2、圖3給出了本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置產(chǎn)生4倍頻微波信號的原理示意圖以及實現(xiàn)交叉偏振調(diào)制原理的示意圖。4倍頻微波信號產(chǎn)生是基于等效強度調(diào)制器的奇數(shù)階邊帶抑制以及載波的干涉相消；光譜圖1是偏振分束器實現(xiàn)的相互垂直的探測光，光譜圖2為等效的強度調(diào)制光譜圖，通過調(diào)節(jié)偏振控制器實現(xiàn)調(diào)制邊帶的奇數(shù)階邊帶抑制入光譜圖3，光譜圖4是逆時針傳播的光載波，此光載波僅僅經(jīng)歷相位變化，沒有進行偏振調(diào)制，光譜圖5是經(jīng)過調(diào)制第五偏振控制器13實現(xiàn)的光載波的干涉相消和用光濾波器濾除高階邊帶以及控制光；交叉偏振調(diào)制是基于強度調(diào)制的控制光誘導(dǎo)高非線性光纖的快軸和慢軸增加一個附加的雙折射，控制光的強度調(diào)制映射到高非線性光纖，進而引起高非線性光纖的快軸和慢軸的折射率改變。
[0046]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，該裝置包括: 一窄線寬激光器(I)，用于向第一偏振控制器(2)提供連續(xù)探測光； 一第一偏振控制器(2)，用于調(diào)節(jié)探測光的偏振態(tài)，并提供給環(huán)形器(3)； 一環(huán)形器(3)，用于將調(diào)節(jié)了偏振態(tài)的探測光路由到偏振分束器(4)； 一偏振分束器(4),用于將探測光分為兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光,兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光分別沿順時針和逆時針方向傳播并進入第二偏振控制器(5)和第四偏振控制器(12)； 一第二偏振控制器(5)，用于調(diào)節(jié)沿順時針方向傳播的線偏振光的偏振態(tài)，并提供給光率禹合器(6)； 一第四偏振控制器(12)，用于調(diào)節(jié)沿逆時針方向傳播的線偏振光的偏振態(tài)，并提供給高非線性光纖(11)； 一寬帶微波源(9)，用于產(chǎn)生射頻信號，并提供給強度調(diào)制器(8)； 一可調(diào)諧激光器(10)，用于產(chǎn)生誘導(dǎo)高非線性光纖(11)內(nèi)克爾效應(yīng)的控制光，并提供給強度調(diào)制器(8)； 一強度調(diào)制器(8)，用于對可調(diào)諧激光器(10)輸出的控制光進行強度調(diào)制，并提供給第三偏振控制器(7)； 一第三偏振控制器(7)，用于調(diào)節(jié)強度調(diào)制器(8)輸出控制光的偏振態(tài)，使該控制光的偏振態(tài)與順時針傳播的探測光的偏振態(tài)平行，從而與逆時針傳播的探測光的偏振態(tài)垂直，并提供給光I禹合器(6)； 一光I禹合器(6),用于將第二偏振控制器(5)輸入的線偏振光與第三偏振控制器(7)輸入的控制光進行耦合，并提供給高非線性光纖(11)，其中第三偏振控制器(7)輸入的控制光做為高非線性光纖(11)內(nèi)發(fā)生交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的泵浦光； 一高非線性光纖(11)，用于產(chǎn)生交叉偏振調(diào)制效應(yīng)，將順時針傳播的探測光進行交叉偏振調(diào)制，將逆時針傳播的探測光不進行交叉偏振調(diào)制，順時針傳播的光信號進行交叉偏振調(diào)制，出現(xiàn)調(diào)制邊帶，實現(xiàn)4倍頻信號產(chǎn)生； 一第五偏振控制器(13),用于調(diào)節(jié)Sagnac環(huán)中逆時針傳播的光載波的偏振態(tài),實現(xiàn)順時針和逆時針傳播的探測光的載波反相，并補償逆時針傳播的探測光固定相位的改變； 一起偏器(14)，用于將偏振態(tài)相互垂直的探測光投射到一個偏振方向上，實現(xiàn)光載波干涉相消； 一光濾波器(15)，用于濾除高階邊帶以及控制光，留下±2階邊帶，實現(xiàn)4倍頻微波信號輸出； 一光電探測器(16)，用于將±2階邊帶拍頻產(chǎn)生4倍頻微波信號； 一信號源分析儀(17)，用于測量產(chǎn)生的微波信號以及該微波信號的相位噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述窄線寬激光器(I)是半導(dǎo)體激光器或光纖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述第一偏振控制器(2)、第二偏振控制器(5)、第三偏振控制器(7)、第四偏振控制器(12)和第五偏振控制 器(13)是光纖結(jié)構(gòu)的偏振控制器、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的偏振控制器或空間結(jié)構(gòu)的偏振控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述強度調(diào)制器(8)采用鈮酸鋰晶體、半導(dǎo)體聚合物或有機聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述寬帶微波源(9)是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或微波信號源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述可調(diào)諧激光器(10)是半導(dǎo)體激光器或光纖激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，該裝置采用鎖模激光器來替換所述可調(diào)諧激光器(10)，在鎖模激光器后進一步連接光濾波器濾出來任意兩個模式作為控制光，以產(chǎn)生太赫茲波。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述高非線性光纖(11)是摻鍺高非線性光纖或硫化物高非線性光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述光濾波器(15)是基于硅基液晶技術(shù)的波形整形器，或者是光濾波器，或者是波分復(fù)用器，或者是光纖光柵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)產(chǎn)生全光4倍頻微波的裝置，其特征在于，所述光電探測器(16)是光電二極管或光電倍增管，采用磷化銦材料或硅基材料。
【文檔編號】G02F1/383GK103885268SQ201410122498
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】李偉, 王文亭, 孫文惠, 劉建國, 祝寧華 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所