基于宽谱光源的可调多通带微波光子学滤波器研究

魏贤虎，卢林林

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京210019）

基于宽谱光源的可调多通带微波光子学滤波器研究

魏贤虎，卢林林

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京210019）

从现有微波光子滤波器着手，提出一种新的独立可调多通带微波光子学滤波器，验证了独立可调双通带微波光子学滤波器的可行性，实验结果与理论分析结果相符。

宽谱光源；微波光子；滤波器

0 引言

由于光学器件有克服电子学瓶颈的诸多优势，例如大的时间带宽积、优异的可调性和重构性、抗电磁干扰能力等，微波光子学滤波器在射频信号的光处理领域得到了广泛的研究。微波光子学滤波器通常由基于光延时线的无限脉冲响应或有限脉冲响应结构实现。在频域中，这些微波光子学滤波器的通带呈周期性，无法进行独立的调谐和重构。因此，多频带的微波系统需要多通带滤波器。文献 [1,2]实现了多通带电滤波器，文献[3～5]是最近提出的多通带微波光子学滤波器的方案。在文献[3～5]中，基于宽谱光源和两级高双折射光纤环形镜实现了通带可选的多通带的微波光子学滤波器。然而，这种方法产生的通带不能单独调谐，并且可调性能赖以实现的可调微分群延时线也使整个系统操作起来十分复杂。本文提出了一种新的独立可调多通带微波光子学滤波器。

1 微波光子学滤波器原理

如图1所示是本文提出的微波光子学滤波器原理图。掺铒光纤放大器产生的放大自发辐射被用作宽谱光源，宽谱光源接光滤波器后获得所需光谱形状的宽谱光。微波光子学滤波器工作原理如下：首先，用1× N耦合器将宽谱光分成多路，其中一路接入与偏振控制器相连的相位调制器，剩余各路分别与可调光延时线相连再经可调光衰减器调谐光功率；然后，用另一个1×N耦合器将各个支路的光合并后送入色散补偿光纤，再由掺铒光纤放大器放大后在光电探测中进行光电转换；最后，将矢量网络分析仪产生的射频信号加载到相位调制器上，并将光电探测器的输出端反馈到矢量网络分析仪，由此可以测量微波光子学滤波器的频率响应。本文仅演示了双通带微波光子学滤波器，演示结果表明增加光延时线即可获得更多通带的微波光子学滤波器。

图1 独立可调多通带MPF原理图

2 实验结果

实验装置如图1所示，由2个1×3耦合器、1个带宽为40GHz的相位调制器、1根调谐范围在0～600ps间的光延时线、1段色散值为-989ps/nm的色散补偿光纤和带宽50GHz的光电探测器组成。图2是经过光子学滤波器后的自发辐射谱，其在1551.25nm处的3dB带宽为3.6nm。调节两个延时线的延时，我们得到中心频率在8GHz和14GHz的两个通带，如图3所示。

图2 经过OF后的BOS光谱

图3 两个通带的频响

图4 为两个通带归一化后的细节图和模拟结果，可以看出实验结果与理论值能够很好地符合。如果光子学滤波器为高斯型，则可获得更好的带外抑制比。

图4 8GHz和14GHz处带通响应的测量值和模拟值

为了验证双通带的独立调谐性，我们首先将通带I的中心频率固定在1GHz处，从4GHz到30GHz逐渐调谐通带II的中心频率，如图5所示。然后将通带II的中心频率固定在1GHz处，从4GHz到30GHz调谐通带I的中心频率，如图6所示。调谐过程中，两个通带的3dB带宽保持在250MHz左右，通带I、通带II幅度分别下降4.467dB和4.71dB。通带幅度的降低是由色散补偿光纤的色散斜率引起，可用Waveshaper[6]或啁啾光纤光栅[7，8]进行补偿，也可用低色散线性啁啾光纤光栅替代色散补偿光纤来避免[6～10]。

图5 固定通带I，调谐通带II

图6 固定通带II，调谐通带I

3 结束语

目前针对微波光子学滤波器的研究越来越多，但各方案通带的可调范围有限，通带数量也不可扩展，还存在许多不足之处，该领域仍存在很大的发展空间。

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Research on microwave photonic filter with multiple passbands based on a broadband optical source

WEI Xian-hu,LU Lin-lin
(Jiangsu Posts&Telecommunications Planning and Designing Institute Co.Ltd.,Nanjing 210019,China)

Based on the existing microwave photonic filter,a novel microwave photonic filter(MPF)with multiple independently tunable passbands is proposed.An MPF with two independently tunable passbands is experimentally demonstrated and the results agree well with the theoretical analysis.

broadband optical source,microwave photonics,filter

TN915.62

A

1002-5561（2016）03-0046-02

10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2016.03.014

2015-11-24。

魏贤虎（1975-），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为微波光子学及其在光通信系统中的应用。