高Q值跳频带通微波光子滤波器

０ 引言
随着现当代通 信 技 术 在 各 个 领 域 的 广 泛 应 用 ， 人
们对于通信容 量 的 要 求 也 越 来 越 高 ， 传统的数字电子 滤波器已经很 难 满 足 这 些 需 求 ． 微波光子学是研究微 波信号与光信 号 之 间 相 互 作 用 的 交 叉 型 学 科 ， 将微波
） 、 国家自然科学基金应急管理项目（ 和天津市自然科学基 教育部新世纪优秀人才支持计划 （ ０ ７ ０ ６ ． Ｎ Ｃ Ｅ Ｔ １ １ ． １ １ ４ ４ ４ ０ ０ １） Ｎ ｏ Ｎ ｏ 基金项目 ： － － ） 金（ 资助 Ｎ ｏ ． １ ４ Ｊ Ｃ Ｙ Ｂ Ｊ Ｃ １ ６ ５ ０ ０ ， ： 女， 教授 ， 博士 ， 第一作者 ： 张爱玲 （ 主要研究方向为光纤通信技术 ． ７ ３－ ） ｍ ａ ｉ ｌ ａ ｌ ｚ ｈ ａ ｎ ２ ０ １ ２＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ １ ９ Ｅ ｇ ， ： 通讯作者 ： 男， 硕士研究生 ， 黄聪 （ 主要研究方向为微波光子滤波器 ． ８ ８－ ） ｍ ａ ｉ ｌ ａ ｌ ｚ ｈ ａ ｎ ２ ０ １ ２＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ １ ９ Ｅ ｇ ； ： 录用日期 收稿日期 ： １ ５ ０ １ ０ ５ １ ５ ０ ３ ０ ５ ２ ０ ２ ０
Ｔ ｈ ｅ Ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ Ｈ ｏ ｉ ｎ Ｂ ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｓ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｑ ｙ ｐ ｐ ｇ ｐ ｃ ｔ ｏ ｒ ｆ ａ ｗ ｉ ｔ ｈ Ｈ ｉ ｈ － Ｑ ｇ
， ，ＨＵＡＮＧ ， ， ａ ｎ Ｃ Ｚ ＨＡＮＧ ｌ ｉ Ａ ｉ ｎ Ｃ ｏ ｎ Ｐ ＡＮ Ｈ ｏ ｎ ＡＯ Ｙ ｅ Ｌ Ｉ Ｕ Ｃ ｅ － － ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ
（ Ｔ ｉ ｋ ｅ Ｌ ａ ｏ Ｆ ｉ Ｅ ｌ ａ ｎ Ｃ ｏ Ｄ ｅ Ｃ ｏ Ｄ ｅ ａ ｎ Ｔ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｌ ｍ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ｄ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ， ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｆ ｊ ｙ ｇ ｙ ， Ｒ ｅ Ｃ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｏ Ｔ ｅ Ｔ ｉ ０ Ｃ ｈ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｔ ａ ｎ ｉ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ａ ｎ ｉ ｎ３ ０ ３ ８ ４， ｉ ｎ ａ） Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｆ ｊ ｙ ｇ ｙ， ｊ ｇ ｇ
ｈ ｏ ｈ ｔ ｗ ａ ｃ． ｃ ｎ ｔ ｗ． ｔ ｏ ｎ． ∥ｗ ｐ ｐ：
０ ５ ２ ３ ０ ０ １ － １
光 子 学 报
学和光子学两 门 学 科 的 优 势 相 结 合 ， 近年来得到了快 速发展 ． 例如 ， 微波光子相移器的设计
［ １］
， 微波光子滤
， 加载 射 频 信 号 ， 经相位调制器的调制 Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ Ａ Ｓ Ｇ） 作用 ， 射频信号会被调制到光载波 上 ， 再通过后续单模 光纤形成的色散延迟系统后可获得所 需 要 的 负 系 数 抽 头特性 ， 之后再 接 入 由 耦 合 器 的 两 端 连 接 形 成 的 光 纤 环形谐振器中 实 现 二 次 滤 波 ． 最后经过光电探测器检 ， ，输 入 频 谱 分 析 仪 测（ Ｐ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｐ Ｄ） ｈ （ ， 中可观察并分析所实现滤波 Ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｒ Ｓ Ａ） ｐ ｙ 器的滤波特性 ．
高 Ｑ 值跳频带通微波光子滤波器
张爱玲 ， 黄聪 ，潘洪刚 ， 曹晔 ， 刘策
（ 教育部通信器件与技术工程研究中心 ； 天津理工大学 计算机与通信工程学院 ； ） 天津市薄膜电子与通信器件重点实验室 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４
在该滤 摘 要： 提出一种基于 Ｌ ａ ｃ滤波器和级联结构的 高 品 质 因 数 跳 频 带 通 微 波 光 子 滤 波 器 ． ｏ ｔ Ｓ ａ ｎ － ｙ ｇ 波系统中 ， 利用宽带光源和 Ｌ 利用相位调制器 Ｓ ａ ｎ ａ ｃ滤波器原理实现 波 长 间 隔 可 变 的 连 续 光 载 波 ． ｏ ｔ － ｇ ｙ 与单模光纤形成第一级单通带微波光子滤波器 ， 光纤环形谐振器作为第二级滤波结构 ． 经两级滤波器 级 联， 实现高品质因数跳频单通带微波光子滤波器 ． 在使用三段保偏光纤的情况下， 通过调整偏振控制器 ， ， ， ， 的偏 振 状 态 ，可 实 现 滤 波 器 中 心 频 率 在 １． ０ １ ２ １ＧＨ ｚ １． ２ １ ４ ５ＧＨ ｚ １． ４ １ ６ ９ＧＨ ｚ １． ６ １ ９ ３ＧＨ ｚ 之间跳跃 ． 由于采用了级联结 构 ， 所 设 计 的 滤 波 器 继 承 了 前 后 两 级 滤 波 器 的 共 同 优 点， 故 １． ８ ２ １ ７ＧＨ ｚ 主旁瓣抑制比均在１ 最高达 滤波 器 的 滤 波 特 性 良 好 ， 品质因数最高可达１ ５ ５． ６ ９； ８ｄ Ｂ 以 上， ３ １ 且该装置结构简单 ， 调谐便利 ． ５ １ｄ Ｂ． ２ ５． 关键词 ： 高品质因数 ； 跳频 ； 波长间隔 ； 微波光子滤波器 中图分类号 ： Ｔ ７ １ ３． ５ 文献标识码 ： Ｎ Ａ （ ） 文章编号 ： ０ ４ １ ３ ２ ０ １ ５ ０ ５ １ ０ ４ ２ ０ ５ ２ ３ ０ ０ １ ４ － － －
光 子 学 报 第４ ４ 卷第 ５ 期 ２ ０ １ ５年５月 Ｔ Ａ Ｐ ＨＯ Ｔ ＯＮ Ｉ Ｃ Ａ Ｓ Ｉ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ Ａ Ｃ ： ／ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ７ ８ ８ ｚ ｘ ｂ ２ ０ １ ５ ４ ４ ０ ５． ０ ５ ２ ３ ０ ０ １ ｇ
ｌ ． ４ ４Ｎ ｏ ． ５ Ｖ ｏ Ｍ ａ １ ５Βιβλιοθήκη Baidu２ ０ ｙ
：Ａ Ａ ｂ ｓ ａ ｎ ｂ ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｓ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌ ｏ ｔ ｈ ｏ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ａ ｃ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ － ｇ ｐ ｐ ｙ ｐ ｐ ｇ ｑ ｙ ， ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗ ａ ｓ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｙ ｐ ｐ ｐ ｇ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｌ ｏ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔ ｈ ｓ ｅ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｂ ｓ ａ ｎ ａ ｃ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ － ｙ ｇ ｇ ｐ ｙ ｇ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ａ ｈ ａ ｓ ｅ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｉ ｎ ａ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ．Ａ ｒ ｉ ｎ ｐ ｐ ｇ ｇ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｈ ｏ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ．Ａ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｂ ａ Ｑ ｎ ｄ ａ ｓ ｓ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｈ － － ｇ ｐ ｐ ｇ ｑ ｙ ｇ ｐ ｐ ｇ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗ ｏ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｓ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｃ ｈ ｏ ｏ ｓ ｉ ｎ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｂ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｉ ｎ ｆ ａ ｇ ｐ ｇ ｙ ， ， ，ｔ １． ０ １ ２ １ＧＨ ｚ １． ２ １ ４ ５ＧＨ ｚ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｈ ｏ ｅ ｄ ａ ｍ ｏ ｎ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｈ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｐ ｐ ｇ ｑ ｙ ｇ ， ｔ ｈ ｅ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ １． ４ １ ６ ９ＧＨ ｚ １． ６ １ ９ ３ ＧＨ ｚ ａ ｎ ｄ １． ８ ２ １ ７ ＧＨ ｚ ｂ ａ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｐ ｐ ｊ ｇ ｙ ， ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ． Ｓ ｉ ｎ ｃ ｅ ａ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｈ ｅ ｒ ｉ ｔ ｅ ｄ ｐ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｅ ｏ ｆ ｂ ｏ ｔ ｈ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｓ ． Ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｏ ｏ ｄ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｈ ｅ ｓ ｔ Ｑ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ １ ３ １ ５ ５． ６ ９． － ｇ ｇ ｑ ｙ ｐ ｇ ， Ｍ ａ ｉ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｌ ｏ ｂ ｅ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ｖ ａ ｒ ｉ ｅ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ １ ８ｄ Ｂ ｔ ｏ ２ ５． ５ １ｄ Ｂ． Ｂ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｈ ａ ｓ ｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｐ ｐ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ． ｙ ：Ｈ ； ；Ｗ ；Ｍ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｉ ｈ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｈ ｏ ｉ ｎ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔ ｈ ｓ ｅ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ Ｑｆ ａ ｇ ｑ ｙ ｐ ｐ ｇ ｇ ｐ ｐ ｙ ： Ｏ Ｃ Ｉ Ｓ Ｃ ｏ ｄ ｅ ｓ ２ ３ ０． ４ １ １ ０； ０ ６ ０． ２ ６ ３ ０； ２ ３ ０． ５ ７ ５ ０