圖5為本發(fā)明提供的頻率測量方案中步驟二的實驗結(jié)果圖:(a)檢測的微波信號波形(雙頻率信號作為未知探測信號，不同相移量)，(b)頻率-相位映射圖；
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明方案由單波長激光器(101)、雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(102)、馬赫曾德爾調(diào)制器(103)、光隔離器(105)、色散位移光纖(106)、光環(huán)形器(107)、光電探測器(108)、電處理單元(109)、參考微波源(104)構(gòu)成。未知探測信號(110)加載在馬赫曾德爾調(diào)制器(103)產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶，作為受激布里淵效應(yīng)的泵浦光；在信號光和泵浦光的作用下，受激布里淵效應(yīng)在色散位移光纖(106)中產(chǎn)生。通過調(diào)節(jié)雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(102)、參考微波源(104)以及泵浦光的波長位置，分別利用布里淵效應(yīng)中的兩次映射關(guān)系:頻率-功率映射、頻率-相位映射，實現(xiàn)了多頻率的瞬時測量和單頻率誤差測量；
[0024]圖2為本發(fā)明裝置的測量方案:在圖1測量裝置中，本發(fā)明提供的測量方案分為兩步驟:1)多頻率瞬時粗度測量；2)單頻率逐步誤差測量；按照圖中方式，調(diào)節(jié)雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(102)、參考微波源(104)和電處理單元(109)，分別測量光電探測器(108)輸出的功率值(步驟一)和相移量(步驟二)，經(jīng)數(shù)字信號處理后可以實現(xiàn)多頻率瞬時測量和單頻率逐步誤差測量。其中，步驟一可實現(xiàn)精度為<40MHz的多頻率微波信號的瞬時測量，步驟二是根據(jù)步驟一的測量結(jié)果(nf)，進(jìn)行誤差測量，可將頻率測量精度提高到小于<1ΜΗζ ；
[0025]圖3為本發(fā)明的原理圖:(a)步驟一中受激布里淵效應(yīng)下的動態(tài)頻率-功率映射原理；此時，如圖(a-Ι)中未知探測信號產(chǎn)生的雙邊帶信號作為泵浦光，由零頻開始以固定頻率步長(f = 1/2η Δ vB, η = I, 2，3...)移動的微波信號104(1)產(chǎn)生的不平衡雙邊帶信號作為信號光，此時信號光構(gòu)成了一個移動的光頻率梳。當(dāng)光頻率梳移動到由泵浦光產(chǎn)生的受激布里淵效應(yīng)的損耗、增益譜中，信號光的兩邊帶的相位、幅度關(guān)系將發(fā)生變化，則由探測器108輸出信號的功率值也將相應(yīng)地變化。當(dāng)參考微波源(104)完成一次頻率掃頻以后，實現(xiàn)了參考微波源頻率-功率的數(shù)字映射(如圖a-3)，同時由于參考微波源頻率與泵浦光頻率帶存在的一一對應(yīng)關(guān)系(如圖a-2)，此時通過量化測得的功率值序列，則可以確定未知探測信號的所處頻帶，或者通過計算相鄰光頻率梳的功率比值，則可以進(jìn)一步地確定未知探測信號的頻率。
[0026](b)步驟二中受激布里淵效應(yīng)下的相位-功率映射原理；此時，如圖(b-Ι)未知探測信號經(jīng)電處理單元后產(chǎn)生雙邊帶信號作為泵浦光，一個已知的固定低頻微波信號104(2)產(chǎn)生的單邊帶信號作為信號光。電處理單元(109)包括電混頻器和電濾波器兩個部分，將未知探測信號分別與步驟一中量化功率為零的參考頻率信號(nf)進(jìn)行混頻，然后通過電濾波器將頻率位于νΒ-1/4Λ vB(fvl)?νΒ+1/4Λ vB(fv2) [Hz]的頻率分量_nf)濾出，其中vB為受激布里淵頻移。在該條件下，由雙泵浦產(chǎn)生的布里淵損耗譜和增益譜作用于信號光的載波上且部分疊加，經(jīng)光電探測后輸出信號的相移量和頻率成正比關(guān)系，如圖(b-2)。因此，可以分步地測量出未知探測信號中每個頻率分量的誤差值。結(jié)合步驟一、二則可以實現(xiàn)精度〈1MHz的多頻率微波信號測量。
[0027]圖4為本發(fā)明測量步驟一中的實驗結(jié)果圖:(a)為單頻率未知探測信號作用下產(chǎn)生的抑制載波的雙邊帶信號的光譜圖；(b)為參考微波源頻率為11.015GHz時，雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制輸出的不平衡雙邊帶信號的光譜圖；(c)為圖b中頻率梳對應(yīng)的未知探測信號的頻率帶(頻率-功率的映射)，此時實驗中Δ vB?40MHz，v 10.015GHz，n = 50 ;此夕卜，圖b的頻率-功率映射的曲線是垂直對稱的，則相鄰兩個光頻率梳的功率值比較函數(shù)是線性的，可用于頻率-功率的映射方式(2)中的頻率測量。
[0028]圖5為本發(fā)明測量步驟二中的實驗結(jié)果圖:(a)為實驗測得的兩個頻率的未知信號分步作用下已知微波信號的波形圖，通過與已知信號比較，該兩頻率信號(1.e.，?10.0lland?10.019GHz)作用下產(chǎn)生±45°的相移量；(b)為受激布里淵效應(yīng)作用下的頻率_相移量的映射關(guān)系；
[0029]由以上實驗結(jié)果中可以觀察到本發(fā)明在步驟一、二中，分別實現(xiàn)頻率-功率和頻率-相移量的映射。通過向兩個不同維度的映射，實現(xiàn)了多頻率微波信號的高精度測量。此夕卜，在步驟一中相鄰兩個頻率梳檢測到的信號功率具有互補(bǔ)對稱性(即幅度比較函數(shù)具有線性特性)，因此可以利用該特性對測量得到的功率值序列進(jìn)行數(shù)字信號處理，可以實現(xiàn)精確地多頻率瞬時測量。
【主權(quán)項】
1.一種基于受激布里淵效應(yīng)的多頻率高精度微波光子測頻方案，其特征在于:在包括單波長激光器(101)、雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(102)、馬赫曾德爾調(diào)制器(103)、光隔離器(105)、色散位移光纖(106)、光環(huán)形器(107)、光電探測器(108)、電處理單元(109)、參考微波源(104)的測頻系統(tǒng)中，測頻過程分為多頻率瞬時粗度測量和單頻率逐步精度測量兩步驟，分別利用受激布里淵效應(yīng)中的不同現(xiàn)象來實現(xiàn)動態(tài)的頻率-功率映射和頻率-相移映射，其具體過程為: 步驟I)多頻率瞬時粗度測量:將未知探測信號加載在馬赫曾德爾調(diào)制器上進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，并作為受激布里淵效應(yīng)中的泵浦光；將從零頻開始以固定頻率步長(f=1/2 Δ νΒ, Δ Vb為受激布里淵增益譜全寬)移動的微波信號104(1) (nf, η = 1，2，3...)加載在雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器上進(jìn)行不平衡雙邊帶的調(diào)制(受激布里淵效應(yīng)中的信號光)，形成移動的光頻率梳來感應(yīng)由受激布里淵效應(yīng)產(chǎn)生的增益、損耗譜，通過檢測輸出信號光的功率變化情況，可同時測得多頻率未知探測信號的頻率值; 步驟2)單頻率逐步精度測量:未知探測信號經(jīng)電處理單元后產(chǎn)生雙邊帶信號作為泵浦光，一個已知的固定低頻微波信號104(2)產(chǎn)生的單邊帶信號作為信號光；電處理單元(109)包括電混頻器和電濾波器兩個部分，將未知探測信號分別與步驟一中測得的頻率值減去vB的參考頻率信號進(jìn)行混頻，然后通過電濾波器將頻率位于V β-1/4Δ vB(fvl)?νΒ+1/4Δ vB(fv2) [Hz]的頻率分量(f探測信號_f■初次測量+V B)濾出，其中vB為受激布里淵頻移；檢測信號光的相移量來分步地測量出未知探測信號中每個頻率分量的誤差值； 通過以上步驟實現(xiàn)精度〈1MHz的多頻率微波信號測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于受激布里淵效應(yīng)的多頻率高精度微波光子測頻方案，其特征在于，所述多頻率瞬時粗度測量和單頻率逐步精度測量兩步驟可獨立或聯(lián)合用于頻率測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于受激布里淵效應(yīng)的多頻率高精度微波光子測頻方案，其特征在于色散位移光纖(106)可為任意可發(fā)生布里淵效應(yīng)的媒介，如高非線性光纖、硫化玻璃的集成光子芯片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于受激布里淵效應(yīng)的多頻率高精度微波光子測頻方案。它包括單波長激光器(101)、雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(102)、馬赫曾德爾調(diào)制器(103)、光隔離器(105)、色散位移光纖(106)、光環(huán)形器(107)、光電探測器(108)、電處理單元(109)、參考微波源(104)。與其他微波光子測頻方案相比，本方案分別利用布里淵效應(yīng)中的兩次映射關(guān)系：動態(tài)頻率-功率映射、頻率-相位映射，通過將多頻率的瞬時測量與單頻率誤差測量相結(jié)合，實現(xiàn)了多頻率高精度微波光子測頻。可應(yīng)用于電子對抗和微波檢測領(lǐng)域。
【IPC分類】G01R23-02
【公開號】CN104614585
【申請?zhí)枴緾N201510001709
【發(fā)明人】閆連山, 姜恒云, 葉佳, 陳智宇, 潘煒, 羅斌, 鄒喜華
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月4日