[0019] 为了便于本领域技术人员更好地理解本发明相对于现有技术的改进之处，下面结合附图对本发明作更进一步的说明，应当理解的是，下面提及的实施例仅用于对本发明进行说明，而非对本发明的具体限制。
[0020] 本发明相对于现有技术的改进之处主要在于：应用受激布里渊散射原理，基于电光相位调制器构建强度调制子系统，实现电光强度调制功能，代替传统光电振荡器的电光强度调制器。不仅如此，通过激发光高非线性光纤的非线性产生受激布里渊散射，散射光反向传输后与光载波干涉拍频成微波信号，基于游标卡尺效应，与该信号频率一致的振荡模式即被锁定成为主模，由于其它模式源于系统白噪声，起振能量小，基于模式竞争机理，这些边模将被初次抑制；与此同时，通过循环，主模振荡信号将通过布里渊散射的增益区得到放大，边模振荡信号将通过损耗区或是本征损耗区而被进行二次抑制，经过双重抑制后最终产生高的边模抑制比的单模振荡信号。此外，根据受激布里渊散射原理，由于布里渊频移与泵浦光波长呈反比例增长，故可通过调节激光器的波长来对微波振荡信号的频率来进行调谐，且不需改变系统的任何配置与参数。本领域技术人员应当明白，前述“高的边模抑制比”是指在不考虑器件差异的前提下，与仅仅没有边模抑制或者采用微波窄带滤波器抑制的信号源所产生的振荡信号相比，本发明产生的振荡信号具有相对更高的边模抑制比。具体来说，本发明相对于现有技术的改进之处主要体现在以下三个方面。
[0021] 1、实现等效强度调制。
[0022] 1.1、构建强度调制子系统，实现电光强度调制。
[0023] 图1示出了本发明所涉可调谐单频振荡微波信号系统的结构。其中，强度调制子系统包括耦合器1、相位调制器、隔离器、高非线性光纤以及混频器，其中，耦合器1的输入端连接有激光器，耦合器1、相位调制器、隔离器、高非线性光纤依次相连后连接至混频器的1号端口，构成下支路；耦合器1的另一输出端口与混频器的2号端口相连，构成上支路。激光器发射单频窄带激光信号，通过耦合器1后按照一定比例功分成两部分，分别作为泵浦光与光载波通过上、下两支路；光载波通过相位调制器被电信号相位调制后通过隔离器进入高非线性光纤，最终进入混频器的1号端口，再从3号端口输出。隔离器仅允许光的单向传输，隔离光的反向传输；混频器为多端口器件，此处采用三端口混频器，光信号呈逆时针传输，即3号端口只能进入2号端口，2号端口只能进入端口1，1号端口只能进入3号端口。
[0024] 激光器发射的单频窄带激光信号通过耦合器1分解成两部分，下支路的光载波通过相位调制器后被微波信号调制，完成相位调制后通过隔离器传送至高非线性光纤；上支路泵浦光通过混频器的2号端口进入，从1号端口输出后进入高非线性光纤，由于泵浦光功率较大，容易激励高非线性光纤的受激布里渊散射效应，布里渊散射光将反向传输，如相位调制的微波信号频率与布里渊频移一致，该相位调制转换为强度调制。其理论分析如下：
[0025] 设调制微波信号为x＝Acosωt，光载波为Y＝BejΩt，其中A与B分别为两信号的幅值；ω＝2πf0与Ω＝2πχ分别为微波信号与光载波的角频率，f0与χ分别为微波信号与光载波频率，如果将该微波信号对光载波进行调制，保留一阶调制边带，其频谱分量包含三个向量j2πχtZ＝Z‑1+Z0+Z1分别为载波分量Z0＝C0e 、‑1阶分量 与1阶分量
其中C‑1＝‑C1，即‑1阶与1阶大小相等，方向相反，通过光电探测器拍频进行
2 * *
包络检波后的电信号输出可表示为Sout＝η|Z|＝ηZZ ，其中，η为光电转换效率，z为Z的共轭复数，进一步化简后可得：
[0026]
[0027] 其中SDC＝η(C‑12+C02+C12)为直流分量；
[0028] 为信号分量， 为倍频分量。
[0029] 由上式可知，通过光电探测器后在信号分量中，如果C‑1＝‑C1，那么即无信号分量输出。但，如果通过光学手段来使得C‑1≠‑C1，那么信号分量输出不为0，也就是说，如果通过受激布里渊效应来改变C‑1＝‑C1的取值，使得C‑1≠‑C1，即可以实现电光的强度调制。
[0030] 当泵浦光通过混频器进入高非线性光纤后激发布里渊散射，已相位调制器的光信号也通过高非线性光纤，如果调制微波信号频率与布里渊频移相同时，此时，已调光信号的‑1阶分量 与1阶分量 的大小将发生改变，C1失去部分能量而变小，C‑1得到能量而变大，于是C‑1＝‑C1的取值被打破，使得C‑1≠‑C1，即通过受激布里渊效应实现电光的强度调制。
[0031] 1.2、单频振荡微波信号系统等效强度调制形成。
[0032] 从3端口输出的光信号进入通信光纤进行延时后到达光电探测器还原成微波信号，通过可调移相器调整相位后达到耦合器2实现部分耦合输出，另一部分通过放大器补偿环路损耗后达到相位调制器电输入端口，进入子系统后又开始下一轮循环，直到产生稳定的微波振荡输出信号。鉴于上述结构，从功能上讲构成了一典型了光电振荡器系统，只要振荡信号满足巴克豪森条件(增益大于1，相移量为2π的整数倍)，即可产生稳定振荡。该振荡信号可表示为：
[0033]
[0034] 调整电移相器，使得 (n为整数)，由上式不难看出，当ωτ＝n·2π(n为正整数)时，上式可取最大值，即频率 (n为正整数)的单频点信号可以产生振荡，两个相邻振荡信号的频率差定义为自由谱范围(Free spectrum range，FSR)，即得出 τ为光纤的延时量，其值根据 求得，其中，n0为光纤延时线的折射率，l为光纤长度，c为光在真8
空中的传播速率(其值为3×10m/s)。
[0035] 电光调制的原理分析如图2所示，该图给出了只考虑正负一阶边带情况下，强度调制、相位调制以及基于受激布里渊效应的等效强度调制情况下的频谱密度分析原理。强度调制后，除载波分量外，正负一阶边带谱密度大小相等，并且保持相同的相位，故通过拍频后能还原调制信号；相位调制后，正负一阶边带虽然谱密度大小相等，但相位相反，故通过拍频后不能还原调制信号。
[0036] 图3给出了等效强度调制的原理分析。如图所示，通过受激布里渊效应来改变正负一阶边带谱密度大小，使得位于正一阶边带与载波的光子失去一个声子能量而发生频移，即为受激布里渊频移，只要调制频率与受激布里渊频移相等，那么正一阶边带位于受激布里渊效应的损耗区，其谱密度降低；而负一阶边带位于受激布里渊效应的增益区，其谱密度增加。通过受激布里渊散射后，使得正负一阶边带谱密度大小不相等，所以通过光电探测器拍频后即可还原调制微波信号，完成了等效强度调制过程。
[0037] 2、实现边模的双重抑制。
[0038] 如采用常用的电光强度调制器，光电振荡器产生自激振荡的简要理论分析如下：振荡源于环内高斯噪声，根据近似线性理论，设该噪声在频率f处对应的分量为Vin＝V0cosjωt
ωt，用复数可表达为Vin＝V0e ，其中，V0为信号幅值，ω＝2πf为信号角频率，t为时间。通过第一次循环后，信号可表达为：
[0039] 其中g1为第一次循环的环内增益，τ为环内光纤延时线提供的延时，为环内附加相移动。
[0040] 同理，通过第二次循环后的信号可表达为：
[0041] 其中g2为第一次循环的环内增益。
[0042] 通过第n次循环后的信号可表达为：
[0043] 其中gn为第n次循环的环内增益。振荡信号为多次循环信号之和，即 振荡源于高斯噪声，所以起振信号非常小，即V0→0，为简化计算，可令g1≈g2…≈gn≈g，其中g为约等于1的常量，则第n次循环后的信号可简化为：
利用等比数列求和可得振荡信号为： 基于公
式 可求得振荡信号的功率为：
[0044] 由上式不难看出，调整电移相器，使得 (n为整数)，当ωτ＝n·2π(n为正整数)时，上式可取最大值，即频率 (n为正整数)时对应的所有模式信号均产生产生振荡。
[0045] 改用前述强度调制子系统代替传统电光强度调制器以后，在实现强度调制功能的同时，还能够实现对边模的双重抑制，见图4所示，其原理为：1、调谐环内的可调移相器，可使得多模振荡信号的某个振荡信号中心频率在一个FSR内移动，基于游标卡尺效应，让某个模式中心频率与受激布里渊频移fb对准，使得系统起振种子不是均源于内部白噪声，由于白噪声谱密度在整个频域为一很小的常数，故受激布里渊频移fb对应的频点信号远大于白噪声谱密度，该频点模式振荡信号源于光载波与布里渊反向散射光拍频产物，所以种子源较其它各模式要大得多，故通过多次循环后基于环内的增益压缩能够在模式竞争中取得优jΩt势，成为主模，很好地对边模振荡信号进行抑制。设泵浦光为Yp＝Bpe ，通过混频器进入高非线性光纤，激发光纤的受激布里渊散射，散射光与泵浦光反向，可表示为
该散射光与光载波同向、频率差刚好为fb，通过后置的光电探测器拍频后
频率为fb的微波信号，该拍频产物即为对应频率为fb的振荡源，其值显然要远大于系统白噪声的谱密度。2、由于受激布里渊散射效应，使得该子系统在其频段内呈现三种区域特性，分别为：“增益区”——该区域是以χ‑fb为中心频率的窄带区域，通过该区域光信号受布里渊散射效应影响而加强；“损耗区”——该区域是以χ+fb为中心频率的窄带区域，通过该区域光信号受布里渊散射效应影响而削弱；“本征损耗区”——该区域为非“增益区”与“损耗区”包含的区域，其损耗为光信号传输至高非线性光纤的本征损耗以及各种转换、耦合产生的总和。基于强度调制原理，对于微波调制信号而言，仅调制频率在布里渊散射频移fb的窄带区域才能完成强度调制，其它频率调制信号将被湮没，即基于受激布里渊效应，该子系统等效为一高Q值窄带滤波器，可代替传统的窄带腔体滤波器。综上所述，通过模式竞争与等效窄带滤波双重机制对振荡信号的边模进行抑制，可更好地抑制边模振荡功率，进一步提高边模抑制比。
[0046] 3、实现单频振荡微波信号频率可调谐。
[0047] 基于上述强度调制子系统的机理阐述可知，振荡信号的频率f等于受激布里渊散射频移fb，而基于布里渊散射效应原理，布里渊散射频移fb量由泵浦光的波长决定，也就是说，可以通过改变泵浦光的波长来改变布里渊散射频移fb，最终实现振荡信号频率的可调谐性。基于量子力学理论，光纤中的受激布里渊散射效应是由泵浦光、散射光与声波三者相互作用而产生，相互作用是应同时满足能量守恒与动量守恒定律，而声波频率等于布里渊频移，散射光与泵浦光反向，有如下关系：
[0048] fb＝fp‑fs；
[0049] kb＝kp‑(‑ks)；
[0050] 其中fb、fp、fs分别为声子频率、泵浦光频率与散射光频率；其中kb、kp、ks分别为声子波矢、泵浦光波矢与散射光波矢。声子频率与波矢有如下关系：
[0051] fb＝vbkb，其中vb为声子在光纤中的传播速率，而kp≈ks，最终求得声子频率即布里渊散射频移为：
[0052] 其中n为高非线性光纤折射率，λp为泵浦光波长，其值为 由可知，布里渊散射频移与泵浦光波长成反比，也就是说，可以通过改变波长来调谐输出的单频振荡微波信号的频率，达到频率可调谐的目的，且不需改变系统的任何配置与参数。
[0053] 综合以上分析可知，本发明基于受激布里渊效应，采用等效窄带滤波与模式竞争结合形成的双重机制来抑制微波振荡信号的边模，在实现输出的单频振荡微波信号频率可调谐的同时，提高了系统边模抑制比，突破了当前光电振荡器边模抑制与频率调谐技术的局限，并且还增加了系统的稳定性、可靠性，降低了系统的繁杂度。
[0054] 上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
[0055] 为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。
