基于微波光子的可重构变频移相信号产生

发布时间：2021-11-24 21:31

　　提出一种基于偏振复用-双平行马赫-曾德尔调制器（PDM-DPMZM）的微波光子变频移相信号生成方案。通过改变调制器的直流偏置电压可以实现二倍频移相信号生成或者上/下变频移相信号生成,生成信号的相位仅通过控制检偏器偏振方向与调制器一个主轴之间的角度α就能实现-180°～180°的连续调谐。在光频梳的支持下,本方案可扩展为多通道独立相位调谐的系统。仿真结果表明,频率为5 GHz的射频信号在三种功能下可以分别转换为二倍频信号10 GHz、下变频信号1 GHz和上变频信号13 GHz,它们的相位可实现-180°～180°的全范围连续调谐,且不同相位下生成信号的功率响应相对平坦。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：18 页

【部分图文】：

不同功能下PDM-DPMZM的微波信号输入与直流偏置情况以及对应的输出光谱示意图。

除了以上讨论的功能,上述结构还可以通过重构实现多通道多频段变频移相信号的生成,结构如图3所示。在图3所示的结构中,PDM-DPMZM作为双光频梳(OFC)生成器[30],其上下两路在不同频率的RF信号驱动下,生成频率间隔不同、偏振正交的双OFC。两路偏振正交的OFC经过保偏光纤后由PBS分开,分别进入可编程多通道滤波器[31-32],滤波器将各OFC的光梳信号进行分离。在上下两路分离的光梳信号中各选择一路信号,同倍频与上/下变频信号的生成方案一致,两路偏振正交的信号经PBC和PC调整偏振角度,引入90°的相位差,通过检偏器将两路信号以角度α合并在同一个方向,得到可进行全范围相位调谐的变频信号,通过上下两个偏振方向的光梳任意组合即可实现多路多频段变频移相信号的生成。

图1显示了基于PDM-DPMZM的二倍频或上/下变频多通道移相信号生成方案结构图。PDM-DPMZM由偏振合束器(PBC)、2个平行放置的DPMZMs(DPMZMx和DPMZMy)和1个90°的偏振旋转器组成,具有2个射频输入端和6个直流偏置点,且上下两路输出的信号因90°偏振旋转器的存在而偏振正交。将从可调谐激光器输出的光载波,通过一个偏振控制器(PC1)后对准PDM-DPMZM的一个主轴,微波信号从射频输入端注入调制器,通过调整直流偏置电压,使上下两路的DPMZMs都生成载波抑制单边带信号(CS-SSB)[26],在调制器的输出端可以生成频率分别为ωx和ωy的偏振正交双波长信号,如图1中a点所示。接着利用一个偏振控制器(PC2),将两个信号旋转45°,同时引入90°的相位差[27],如图1中b点所示。两个旋转后的偏振正交双波长信号经过检偏器(Pol1)后以角度α合并在同一个方向上,经掺铒光纤放大器(EDFA1)放大,随后通过光电探测器(PD1)进行拍频,生成倍频/变频移相信号。因为该结构仅通过调整检偏器的偏振方向与调制器一个主轴之间的角度α就可以实现生成信号全范围相位的连续调谐,所以易被扩展为多通道的结构,如图1所示。同时,其在实际中的应用也被大大扩展。上述结构通过调整输入微波信号的频率和直流偏置电压,可以实现二倍频移相信号生成、上/下变频移相信号生成3种不同的功能,如图2所示。图2显示了3种不同功能下PDM-DPMZM的微波信号输入与直流偏置情况,以及不同器件输出的光谱示意图。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统[J]. 李强,都聪,李想,王迪,董玮.  中国激光. 2019(07)
[2]基于级联调制器的微波光子变频的优化技术[J]. 刘丽莉,赵文红,杨力,王巍.  控制工程. 2018(01)
[3]Microwave Photonics for Modern Radar Systems[J]. 潘时龙,朱丹,张方正.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2014(03)



本文编号：3516789