本發(fā)明涉及雷達(dá)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用在雷達(dá)系統(tǒng)中的基于級(jí)聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵產(chǎn)生脈沖壓縮信號(hào)的裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，微波雷達(dá)逐漸向高頻化、寬帶化發(fā)展，然而目前基于電子學(xué)方法產(chǎn)生的常用于雷達(dá)系統(tǒng)脈沖壓縮的啁啾脈沖信號(hào)或相位編碼脈沖信號(hào)頻率低，帶寬窄，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代雷達(dá)高精度測(cè)距的需求，而基于微波光子方法產(chǎn)生的啁啾脈沖信號(hào)和相位編碼信號(hào)雖然能夠在頻率上滿(mǎn)足高頻化發(fā)展的需求，但是所產(chǎn)生的啁啾脈沖信號(hào)脈寬很短，很難在實(shí)際中應(yīng)用，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)在同一套系統(tǒng)中產(chǎn)生啁啾脈沖信號(hào)和相位編碼信號(hào)，這大大降低了雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力或提高了雷達(dá)系統(tǒng)的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出了一種基于級(jí)聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵產(chǎn)生脈沖壓縮信號(hào)的裝置及方法，本發(fā)明基于頻譜整形與頻時(shí)映射的方法，并采用級(jí)聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵作為色散介質(zhì)進(jìn)行頻時(shí)映射，不僅大大增加了色散量，使得產(chǎn)生準(zhǔn)連續(xù)的啁啾脈沖信號(hào)稱(chēng)為可能，也使得可以在同一套系統(tǒng)中產(chǎn)生啁啾脈沖信號(hào)和相位編碼信號(hào)。

技術(shù)方案：一種基于級(jí)聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵產(chǎn)生脈沖壓縮信號(hào)的裝置，包括飛秒激光器、環(huán)濾波器、光學(xué)耦合器、色散裝置、三端口循環(huán)器、光電探測(cè)器、計(jì)算機(jī)，所述的飛秒激光器通過(guò)環(huán)濾波器光纖連接光學(xué)耦合器，光學(xué)耦合器與另一個(gè)光學(xué)耦合器通過(guò)三端口循環(huán)器連接在色散裝置上，另一個(gè)光學(xué)耦合器上還連接有光電探測(cè)器，所述的色散裝置與計(jì)算機(jī)按電路原理連接。

進(jìn)一步的，所述的色散裝置由可重構(gòu)啁啾Bragg光柵之間串聯(lián)構(gòu)成，串聯(lián)結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)啁啾Bragg光柵集成在LiNbO₃晶體上。在LiNbO3晶體上設(shè)置有平行光波導(dǎo)，相鄰兩條平行光波導(dǎo)之間都通過(guò)光纖連接；

進(jìn)一步的，所述的可重構(gòu)啁啾Bragg光柵由光柵陣列組成，每個(gè)陣列含有個(gè)小光柵；

進(jìn)一步的，所述的光學(xué)耦合器分出的光路至少為13路；

一種基于級(jí)聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵產(chǎn)生脈沖壓縮信號(hào)的方法：

Ⅰ、由飛秒激光器產(chǎn)生的超短脈沖在Sagnac環(huán)濾波器進(jìn)行頻譜整形，使超短脈沖信號(hào)的頻譜形成正弦分布；

Ⅱ、經(jīng)過(guò)頻譜整形后的超短脈沖經(jīng)過(guò)三端口循環(huán)器在相互串聯(lián)的可重構(gòu)啁啾Bragg光柵中進(jìn)行色散，可重構(gòu)啁啾Bragg光柵中LiNbO₃晶體被兩束光照射，其中一束光兩束光的調(diào)節(jié)是否無(wú)差別由一個(gè)二維相位型空間光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，使兩束光在每個(gè)光波導(dǎo)上寫(xiě)入光柵，通過(guò)對(duì)二維相位型空間光調(diào)制器的相位調(diào)制可以單獨(dú)對(duì)每個(gè)光柵進(jìn)行調(diào)節(jié)；

Ⅲ、采用重復(fù)頻率為80MHz的飛秒激光器和65個(gè)可重構(gòu)啁啾Bragg光柵即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)信號(hào)的產(chǎn)生，，光學(xué)脈沖信號(hào)在高速光電探測(cè)器上轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在光電探測(cè)器的光電響應(yīng)度在超短脈沖頻譜范圍內(nèi)均勻一致時(shí)，產(chǎn)生的光電流大小將與光脈沖信號(hào)的強(qiáng)度成正比，即光脈沖信號(hào)線性轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

進(jìn)一步的，經(jīng)過(guò)頻譜整形后的超短脈沖信號(hào)在一個(gè)光學(xué)耦合器中將每個(gè)超短脈沖平均分成N路，每一路都經(jīng)過(guò)一個(gè)三端口循環(huán)器進(jìn)入可重構(gòu)啁啾Bragg光柵進(jìn)行頻時(shí)映射，產(chǎn)生的N路脈沖信號(hào)在另一個(gè)光學(xué)耦合器中合成一路，設(shè)每個(gè)可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的長(zhǎng)度為L(zhǎng)_RCBG，光纖的折射率為n_fiber，如果在N個(gè)光路中第i+1個(gè)光路中光纖的長(zhǎng)度比第i個(gè)光路中光纖的長(zhǎng)度長(zhǎng)2n_eL_RCBG/n_fiber，則在光學(xué)耦合器后N個(gè)脈沖信號(hào)將首尾連接成一個(gè)脈沖信號(hào)。

進(jìn)一步的，設(shè)第i個(gè)光路中產(chǎn)生脈沖信號(hào)末端的相位為則需要調(diào)節(jié)第i+1個(gè)光路中可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的反射率譜范圍，使其反射頻譜整形后的超短脈沖的始端的相位與相同。

有益效果是：通過(guò)采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可在極短的曝光時(shí)間內(nèi)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一次曝光獲取距離像，作用距離遠(yuǎn)，適合對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成距離像，而且在成像距離范圍內(nèi)，距離精度不隨距離下降。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明構(gòu)造示意圖。

圖中，1飛秒激光器、2環(huán)濾波器、3光學(xué)耦合器、4色散裝置、5三端口循環(huán)器、6光電探測(cè)器、7計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

由圖1所示的一種基于級(jí)聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵產(chǎn)生脈沖壓縮信號(hào)的裝置，包括飛秒激光器1、環(huán)濾波器2、光學(xué)耦合器3、色散裝置4、三端口循環(huán)器5、光電探測(cè)器6、計(jì)算機(jī)7，所述的飛秒激光器1通過(guò)環(huán)濾波器2光纖連接光學(xué)耦合器3，光學(xué)耦合器3與另一個(gè)光學(xué)耦合器通過(guò)三端口循環(huán)器連接在色散裝置4上，另一個(gè)光學(xué)耦合器3上還連接有光電探測(cè)器6，所述的色散裝置4與計(jì)算機(jī)7按電路原理連接。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述的色散裝置4由可重構(gòu)啁啾Bragg光柵之間串聯(lián)構(gòu)成，串聯(lián)結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)啁啾Bragg光柵集成在LiNbO₃晶體上。在LiNbO₃晶體上設(shè)置有平行光波導(dǎo)，相鄰兩條平行光波導(dǎo)之間都通過(guò)光纖連接；

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述的可重構(gòu)啁啾Bragg光柵由光柵陣列組成，每個(gè)陣列含有5個(gè)小光柵，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)超短脈沖色散成1ns的脈沖信號(hào)；

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述的光學(xué)耦合器3分出的光路至少為13路；

一種基于級(jí)聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵產(chǎn)生脈沖壓縮信號(hào)的方法：

Ⅰ、由飛秒激光器1產(chǎn)生的超短脈沖在雙折射光纖形成的Sagnac環(huán)濾波器2進(jìn)行頻譜整形，使超短脈沖信號(hào)的頻譜形成正弦分布，對(duì)于單個(gè)激光脈沖而言，可以認(rèn)為其脈寬很窄，因此其具有比較寬的頻譜范圍。

Ⅱ、經(jīng)過(guò)頻譜整形后的超短脈沖經(jīng)過(guò)三端口循環(huán)器在相互串聯(lián)的可重構(gòu)啁啾Bragg光柵中進(jìn)行色散，可重構(gòu)啁啾Bragg光柵中LiNbO₃晶體被兩束光照射，其中一束光兩束光的調(diào)節(jié)是否無(wú)差別由一個(gè)二維相位型空間光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，使兩束光在每個(gè)光波導(dǎo)上寫(xiě)入光柵，通過(guò)對(duì)二維相位型空間光調(diào)制器的相位調(diào)制可以單獨(dú)對(duì)每個(gè)光柵進(jìn)行調(diào)節(jié)；

Ⅲ、采用重復(fù)頻率為80MHz的飛秒激光器和65個(gè)可重構(gòu)啁啾Bragg光柵即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)信號(hào)的產(chǎn)生，光學(xué)脈沖信號(hào)在高速光電探測(cè)器6上轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在光電探測(cè)器6的光電響應(yīng)度在超短脈沖頻譜范圍內(nèi)均勻一致時(shí)，產(chǎn)生的光電流大小將與光脈沖信號(hào)的強(qiáng)度成正比，即光脈沖信號(hào)線性轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

多個(gè)串聯(lián)可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的色散函數(shù)的調(diào)諧由多個(gè)光柵的色散函數(shù)共同決定，每個(gè)光柵可以色散可以不同，通過(guò)對(duì)某個(gè)或某些光柵的調(diào)諧改變整體的色散函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生信號(hào)的調(diào)諧，也可以通過(guò)一維相位型空間光調(diào)制器將所有光波導(dǎo)寫(xiě)成具有相同的光柵，通過(guò)對(duì)一位空間光調(diào)制器的控制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生信號(hào)的諧調(diào)，該種方法的調(diào)諧簡(jiǎn)單，產(chǎn)生信號(hào)的波形與空間光調(diào)制器的相位調(diào)制具有簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，方便對(duì)產(chǎn)生信號(hào)的控制；

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，經(jīng)過(guò)頻譜整形后的超短脈沖信號(hào)在一個(gè)光學(xué)耦合器3中將每個(gè)超短脈沖平均分成N路，每一路都經(jīng)過(guò)一個(gè)三端口循環(huán)器進(jìn)入可重構(gòu)啁啾Bragg光柵進(jìn)行頻時(shí)映射，產(chǎn)生的N路脈沖信號(hào)在另一個(gè)光學(xué)耦合器中合成一路，設(shè)每個(gè)可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的長(zhǎng)度為L(zhǎng)_RCBG，光纖的折射率為n_fiber，如果在N個(gè)光路中第i+1個(gè)光路中光纖的長(zhǎng)度比第i個(gè)光路中光纖的長(zhǎng)度長(zhǎng)2n_eL_RCBG/n_fiber，則在光學(xué)耦合器3后N個(gè)脈沖信號(hào)將首尾連接成一個(gè)脈沖信號(hào)。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程中，對(duì)N個(gè)光路中可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的色散函數(shù)l_i(ν)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置，使每個(gè)光路中產(chǎn)生的脈沖信號(hào)為頻率啁啾的，而且可以使第i+1個(gè)光路中的啁啾脈沖信號(hào)起始瞬時(shí)頻率與第i個(gè)光路中的啁啾脈沖信號(hào)終止瞬時(shí)頻率相同，此時(shí)合成的脈沖信號(hào)脈沖內(nèi)瞬時(shí)頻率不存在突變，但是，在相鄰兩個(gè)脈沖信號(hào)連接處將可能會(huì)產(chǎn)生相位突變，從而影響產(chǎn)生信號(hào)的脈沖壓縮性能。為了消除相位突變，我們通過(guò)控制可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的反射譜范圍實(shí)現(xiàn)兩個(gè)脈沖信號(hào)的無(wú)相位突變的連接，設(shè)第i個(gè)光路中產(chǎn)生脈沖信號(hào)末端的相位為則需要調(diào)節(jié)第i+1個(gè)光路中可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的反射率譜范圍，使其反射頻譜整形后的超短脈沖的始端的相位與相同。通過(guò)以上的方案，可以實(shí)現(xiàn)N個(gè)脈沖信號(hào)的無(wú)頻率突變和相位突變地進(jìn)行連接。另外，通過(guò)對(duì)可重構(gòu)啁啾Bragg光柵色散函數(shù)的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)啁啾脈沖信號(hào)的重構(gòu)及參數(shù)調(diào)諧；

通過(guò)對(duì)每個(gè)可重構(gòu)啁啾Bragg光柵的反射譜范圍的調(diào)節(jié)，可以使相鄰的兩個(gè)脈沖信號(hào)相差固定的相位差Δφ。當(dāng)相位差Δφ＝0,π時(shí)，脈沖信號(hào)將會(huì)形成二元相位編碼信號(hào)；當(dāng)相位差Δφ＝0,π，±π/2時(shí)，脈沖信號(hào)將會(huì)形成四元相位編碼信號(hào)，相位編碼信號(hào)的碼元編碼可以通過(guò)對(duì)反射譜范圍編碼的調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)，頻率可以通過(guò)對(duì)色散函數(shù)的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。