基于光纤环微波光子滤波器的传感解调装置和方法

摘要

基于光纤环微波光子滤波器的传感解调装置和方法，涉及一种光纤环微波光子滤波器。传感解调装置设有激光二极管、电光调制器、光纤放大器、扫频射频信号源、3-dB四端口光纤耦合器、三端口光环形器、啁啾布拉格光纤光栅、光电探测器和电功率计。采用光纤环微波光子滤波器结构，利用其对一定频率的电信号的滤波作用，将啁啾布拉格光纤光栅的波长漂移量转换为电信号的强度变化量，将波长信息解调出来。光纤环微波光子滤波器采用非相干滤波器结构，将光纤光栅的波长变化量转化为调制电信号的功率变化量，对调制的电信号进行功率检测，由于所需电信号处理芯片较为成熟，因而大大降低了解调系统的成本和复杂度。

主权项

基于光纤环微波光子滤波器的传感解调方法，其特征在于采用基于光纤环微波光子滤波器的传感解调装置，所述基于光纤环微波光子滤波器的传感解调装置设有激光二极管、电光调制器、光纤放大器、扫频射频信号源、3‑dB四端口光纤耦合器、三端口光环形器、线性啁啾布拉格光纤光栅、光电探测器和电功率计；所述激光二极管与电光调制器输入端光连接，电光调制器输出端与光纤放大器输入端光连接，电光调制器的电驱动端口与扫频射频信号源电连接，光纤放大器输出端与光纤环输入端口光连接，光纤环输出端口与光电探测器输入端光连接，光电探测器输出端与电功率计输入端电连接；所述光纤环包括3‑dB四端口光纤耦合器、三端口光环形器和线性啁啾布拉格光纤光栅，3‑dB四端口光纤耦合器的一个输出端口通过第1段光纤与三端口光环形器的第1个端口相连，三端口光环形器的第2个端口通过第2段光纤与线性啁啾布拉格光纤光栅相连，三端口光环形器的输出端口与3‑dB四端口光纤耦合器的一个输入端口相连，3‑dB四端口光纤耦合器的另两个端口分别作为光纤环的输入端口和输出端口；所述传感解调方法包括以下步骤：1）打开激光二极管，激光二极管发出波长为λ₀激光经过电光调制器被扫频电信号f调制后进入光纤放大器中进行放大；2）放大后的光进入光纤环，光纤环由3‑dB四端口光纤耦合器的一个输入端口及一个输出端口与三端口光环形器和反射峰中心波长为λ₀的线性啁啾布拉格光纤光栅相连构成；所述线性啁啾布拉格光纤光栅为通过紫外光在光纤中写入的折射率调制的光纤型器件，放大后的光的50%由3‑dB四端口光纤耦合器的输入端口耦合到耦合比为3‑dB四端口光纤耦合器的一个输出端口，并进入光纤环的第1段光纤，另外50%直接耦合到3‑dB四端口光纤耦合器的另1个输出端口；进入光纤环的光经过三端口光环形器到达线性啁啾布拉格光纤光栅；光经线性啁啾布拉格光纤光栅反射后再经过光环形器到光纤环的第2段光纤，其中50%从3‑dB四端口光纤耦合器的另一个输入端口耦合到另一输出端口，另50%再次进入光纤环，以此类推；3）经过光纤环多次反射耦合的光从光纤环的输出端出射进入光电探测器，转化成功率为P_e的电信号，$P_e=|0.5+\frac{0.5R}{{1-0.5\mathrm{Re}}^{-j2\mathrm{\pi \Omega n}(L+\mathrm{\Delta L})/c}}|P_0$其中P₀为激光二极管的出射光功率，R为线性啁啾布拉格光纤光栅的反射率，激光二极管的出射光波长与线性啁啾布拉格光纤光栅的反射峰波长重合；n为光纤折射率，L为光在光纤环中经过的长度；ΔL为光在线性啁啾布拉格光纤光栅反射的位置；Ω是电信号的频率。