一种可调谐高频微波信号的光学产生方法和装置

摘要

本发明涉及一种可调谐高频微波信号的光学产生方法和装置。本发明方法利用径向应力使得相移布拉格光纤光栅的一个窄带透射峰分裂为两个，来实现双波长激光器，进而拍频产生可调谐高频微波信号。实现该方法的装置包括波长为980nm的泵浦光源、三端口980nm/1550nm光波分复用器、均匀布拉格光纤光栅、相移布拉格光纤光栅、三端口光环形器和掺铒增益光纤和光电探测器，其中均匀布拉格光纤光栅、相移布拉格光纤光栅、三端口光环形器、掺铒增益光纤构成了激光谐振腔。本发明方法利用的光栅都属于一般光栅结构，相对于电学微波信号产生方法，装置结构简单，易于实现，并易于产生可调谐的微波信号。

主权项

1、一种可调谐高频微波信号的光学产生方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)将波长为980nm的泵浦光通过三端口980nm/1550nm光波分复用器耦合进入激光谐振腔；所述的激光谐振腔包括均匀布拉格光纤光栅、相移布拉格光纤光栅、三端口光环形器、掺铒增益光纤；均匀布拉格光纤光栅和相移布拉格光纤光栅均为通过紫外光在光纤中形成的折射率调制的光纤器件，其中均匀布拉格光纤光栅的光谱上表现为一个反射峰，相移布拉格光纤光栅在光谱上表现为在反射带中产生一个窄带透射峰；均匀布拉格光纤光栅对于980nm的光完全透射，且其反射峰波长与相移布拉格光纤光栅的透射峰相匹配；步骤(2)对相移布拉格光纤光栅施加径向应力，在径向应力作用下，相移布拉格光纤光栅所在的光纤在x轴和y轴上的有效折射率均发生改变，在x轴的有效折射率变化量为(Δneff)x，${\left(\Delta n_{\mathrm{eff}}\right)}_x=-\frac{{n_{\mathrm{eff}}}^3}{2Y}\{(p_{11}-2\upsilon p_{12}){\sigma }_x+[(1-\upsilon )p_{12}-\upsilon p_{11}\left]\right[{\sigma }_y+{\sigma }_x\left]\right\}$在y轴的有效折射率变化量为(Δneff)y，${\left(\Delta n_{\mathrm{eff}}\right)}_y=-\frac{{n_{\mathrm{eff}}}^3}{2Y}\{(p_{11}-2\upsilon p_{12}){\sigma }_y+[(1-\upsilon )p_{12}-\upsilon p_{11}\left]\right[{\sigma }_x+{\sigma }_z\left]\right\}$其中，Y为光纤的杨氏模量，υ为泊松系数，p11和p12为弹光张量分量，σx，σy和σz是在x，y和z方向上的应力分量，neff为光纤原有效折射率；对相移布拉格光纤光栅施加应力后，其窄带透射峰分裂成两个窄带透射峰；步骤(3)波长为980nm的泵浦光在激光谐振腔内首先经过均匀布拉格光纤光栅，完全透射后进入掺铒增益光纤，受激跃迁辐射，产生波长为1530～1570nm的荧光；荧光通过三端口光环形器进入相移布拉格光纤光栅的一端，经过施加有径向应力的相移布拉格光纤光栅，由相移布拉格光纤光栅的两个窄带透射峰滤波得到两个波长，再由相移布拉格光纤光栅的另一端进入三端口光环形器，然后耦合至掺铒增益光纤，进入均匀布拉格光纤光栅后，一部分反射回激光谐振腔，另一部分透过均匀布拉格光纤光栅经过三端口980nm/1550nm光波分复用器进入光电探测器；获得的双波长激光输出在光电探测器上拍频得到高频微波信号输出；步骤(4)通过改变施加在相移布拉格光纤光栅径向应力的大小，改变相移布拉格光纤光栅两个窄带透射峰之间的波长间隔，获得频率可以调谐的高频微波信号。