專利名稱：一種光學產(chǎn)生高頻微波信號的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于微波光子學技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光學產(chǎn)生高頻微波信 號的裝置。
背景技術(shù)：
目前大多數(shù)無線通信系統(tǒng)的工作頻率都集中在5GHz以下，但是隨著人 類社會信息量的迅速增長，現(xiàn)有通信頻率變得越來越擁塞，因此開拓更高 頻率的通信波段將成為必然。傳統(tǒng)的微波信號產(chǎn)生和處理都是基于電學方 法實現(xiàn)的，但是電子瓶頸的限制，隨著微波信號頻率的提高，其產(chǎn)生和處 理從技術(shù)到成本上都受到嚴峻的挑戰(zhàn)。微波光子學技術(shù)的出現(xiàn)為高頻微波 信號的產(chǎn)生和處理提供了一種簡單易行且成本低廉的新途徑。微波光子學 是微波技術(shù)和光子學融合的新興學科，它主要研究工作在微波頻率的光學 器件及其在微波和光學系統(tǒng)中的應用。最近幾年微波光子學之所以得到迅 速發(fā)展正是因為該學科的主要任務和價值是利用光子技術(shù)來實現(xiàn)微波系統(tǒng) 中某些用微波技術(shù)難以實現(xiàn)的功能，以及利用微波技術(shù)提高光通信網(wǎng)絡系 統(tǒng)的性能。目前利用光學技術(shù)來實現(xiàn)微波信號產(chǎn)生是微波光子學研究的熱 點之一。
雙波長單縱模激光器是實現(xiàn)微波信號光學產(chǎn)生的一種重要方法，但是 現(xiàn)有的雙波長單縱模激光器大多都是基于特殊設計的具有極窄透射帶(小 于lpm)光纖光柵來實現(xiàn)的，這樣的光纖光柵不但設計和制作都很復雜， 且一般都只能用于40GHz以下的微波信號產(chǎn)生，對于高于40GHz的微波信 號的產(chǎn)生非常困難。另外由于這樣的光纖激光器腔長一般都較長，容易受 到外界環(huán)境干擾而造成所產(chǎn)生的微波信號不夠穩(wěn)定。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光學產(chǎn)生高頻 微波信號的裝置。
本實用新型包括980nm波長的激光泵浦源、980腿/1550nm光波分復用 器、偏振控制器、起偏器、光電探測器、高增益保偏光纖，高增益保偏光匹配、周期相同的布拉格光纖光柵，其中靠近
980nm/1550nm波分復用器的布拉格光纖光柵是反射率為50 70%的低反射 率布拉格光纖光柵，另一個布拉格光纖光柵是反射率大于99%的高反射率 布拉格光纖光柵。980nm/1550nm光波分復用器的泵浦端與980nm波長的激 光泵浦源連接，公共端與低反射率布拉格光纖光柵光連接，信號端與偏振 控制器的輸入端連接，偏振控制器的輸出端與起偏器的輸入端連接，起偏 器的輸出端與光電探測器連接。980nm/1550nm光波分復用器的信號端作為 光纖激光器的輸出端口。
本實用新型能夠產(chǎn)生高質(zhì)量高頻率(可達40GHz以上)的微波信號， 具有結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，成本低廉等優(yōu)點，適合用于微波通信、ROF等領(lǐng) 域的研究和應用。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖 具體實施方案
如圖1所示， 一種光學產(chǎn)生高頻微波信號的裝置包括980nm波長的激 光泵浦源l、 980nm/1550nm光波分復用器2、偏振控制器6、起偏器7、光 電探測器8、高增益保偏光纖4，高增益保偏光纖4兩端部分分別刻有波長 匹配、周期相同的布拉格光纖光柵3和5，其中靠近980nm/1550nm波分復 用器2的布拉格光纖光柵3是反射率為50 70%的低反射率布拉格光纖光 柵，另一個布拉格光纖光柵5是反射率大于99%的高反射率布拉格光纖光 柵。980nm/1550nm光波分復用器2的泵浦端與980nm波長的激光泵浦源1 連接，公共端與低反射率布拉格光纖光柵3光連接，信號端與偏振控制器 6的輸入端連接，偏振控制器6的輸出端與起偏器7的輸入端連接，起偏 器7的輸出端與光電探測器8連接。980nm/1550nm光波分復用器2的信號 端作為光纖激光器的輸出端口。
具體高頻微波信號產(chǎn)生方法包括以下步驟
步驟(1) 980mn波長的激光泵浦源輸出的泵浦光經(jīng)過980nm/1550nm波 分復用器輸入到光纖激光器的諧振腔；光纖激光器的諧振腔包括一段高增 益保偏光纖，高增益保偏光纖兩端部分分別刻有波長匹配、周期相同的布 拉格光纖光柵；所述的高增益保偏光纖的對980nm波長激光的吸收率為
455 65^^/m，保偏光纖的芯層沿快軸方向的折射率為^、沿慢軸方向的折 射率為 ，則在保偏光纖兩端芯層刻制的兩個布拉格光纖光柵均呈現(xiàn)出兩 個偏振態(tài)正交的反射峰，兩個布拉格光纖光柵具有相同的周期A，因此具
有相同的峰值反射波長，它們在沿高增益保偏光纖快軸和慢軸的峰值反射 波長分別為^和入
入=2"XA 入=2 A ，
這樣的一對波長匹配保偏光纖光柵作為DBR光纖激光器的腔鏡，開啟 泵浦源后在980 nm/1550 nm波分復用器的信號端將輸出波長分別為入和^
的偏振態(tài)正交的雙波長激光，波長間隔為A;i
A義=
"廣w
其中5為保偏光纖快軸和慢軸之間的折射率差，S =
為了保證此雙波長激光器的每個波長都是單縱模輸出，需要對作為激 光器腔鏡的兩個布拉格光纖光柵參數(shù)進行設計。靠近980nm/1550nm波分復 用器的布拉格光纖光柵是反射率為50 70%的低反射率布拉格光纖光柵， 長度為A ;另一個布拉格光纖光柵是反射率大于99%的高反射率布拉格光纖 光柵，長度為A;兩個布拉格光纖光柵的間距為丄。，此DBR激光器的腔長 為i， i^A+A+A)/2,則輸出激光的相鄰兩個縱模之間的間隔Av^為
△ v,,=
2"丄
其中c為真空光速，《為諧振腔內(nèi)有效折射率，I為諧振腔長度(2"就 是激光在諧振腔內(nèi)傳播一周的光程)。當所使用的低反射率布拉格光纖光 柵在延快軸的反射波長的帶寬I4I和延慢軸的反射波長的帶寬I^I滿足
I
W〈
< △《一 v
c 2 丄
時，DBR光纖激光器的兩個偏振態(tài)正交的激光輸出波長都處于單縱模起振 的工作狀態(tài)；步驟(2)將產(chǎn)生的雙波長激光依次通過偏振控制器和起偏器，調(diào)節(jié)偏振 控制器使兩個原本偏振態(tài)正交的激光波長在起偏器的輸出端具有相同的偏 振態(tài)，通過光探測器進行接收，獲得此雙波長激光拍頻產(chǎn)生的高頻微波信 號，其頻率為/^
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其中A為雙波長激光輸出的平均波長，<formula>formula see original document page 6</formula>
所產(chǎn)生微波信號的頻率主要由光纖的雙折射^和布拉格光纖光柵的周 期A(注意這里激光波長A是由布拉格光纖光柵的反射波長即布拉格光纖光 柵周期A)決定。對于最常見的保偏光纖，其雙折射約為3.5x10-4，如果制 作工作在通信波長窗口 1550nm的光纖光柵(對應光柵周期約535nm)，則 所產(chǎn)生微波信號的頻率可以達到46. 7GHz。
步驟(3)選用具有不同雙折射的保偏光纖就可以得到不同頻率的高頻 微波信號，而保偏光纖的雙折射和光纖所承受的徑向應力和軸向應力都有 關(guān)，對激光器諧振器施加徑向或軸向應力，實現(xiàn)所產(chǎn)生微波信號的頻率可 調(diào)。
權(quán)利要求1、一種光學產(chǎn)生高頻微波信號的裝置，包括980nm波長的激光泵浦源、980nm/1550nm光波分復用器、偏振控制器、起偏器、光電探測器、高增益保偏光纖，其特征在于高增益保偏光纖的兩端部分分別刻有波長匹配、周期相同的布拉格光纖光柵，其中靠近980nm/1550nm波分復用器的布拉格光纖光柵是反射率為50～70％的低反射率布拉格光纖光柵，另一個布拉格光纖光柵是反射率大于99％的高反射率布拉格光纖光柵，兩個布拉格光纖光柵以及之間的高增益保偏光纖構(gòu)成光纖激光器的諧振腔；980nm/1550nm光波分復用器的泵浦端與980nm波長的激光泵浦源連接，公共端與低反射率布拉格光纖光柵光連接，信號端與偏振控制器的輸入端連接，偏振控制器的輸出端與起偏器的輸入端連接，起偏器的輸出端與光電探測器連接。
專利摘要本實用新型涉及一種光學產(chǎn)生高頻微波信號的裝置。本實用新型包括980nm波長的激光泵浦源、980nm/1550nm光波分復用器、偏振控制器、起偏器、光電探測器、高增益保偏光纖，高增益保偏光纖兩端部分分別刻有波長匹配、周期相同的布拉格光纖光柵。本實用新型利用高增益保偏光纖芯層沿快軸和慢軸方向折射率不同，產(chǎn)生偏振態(tài)正交的雙波長激光，通過調(diào)節(jié)偏振控制器使其在通過起偏器后具有相同的偏振態(tài)，獲得高頻微波信號。本實用新型能夠產(chǎn)生高質(zhì)量高頻率的微波信號，結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、成本低廉，適合用于微波通信、ROF等領(lǐng)域的研究和應用。
文檔編號H01S3/08GK201392985SQ20092011813
公開日2010年1月27日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者何賽靈, 劉偉升 申請人:浙江大學