Passband switchable microwave photonic multiband filter
DOI: https://doi.org/10.1038/srep15882
该工作提出的 MWP 多频段滤波器的实验设置如图1所示，其中两级 Lyot 环路滤波器显示在虚线框中。宽带放大自发发射 （ASE） 源用作光源，并通过具有高斯轮廓的光学滤波器整形。然后，通过偏振片 P1 将重塑后的宽带源发射到两级 Lyot 环路滤波器中，以进行光谱切片。偏振器 P2 与 P1 对齐，就像经典的 Lyot 滤光片40。在 P2 的输出端，产生一个光梳源，作为电光转换的多波长光载波，然后由射频输入信号通过相位调制器进行调制。通过频谱分割产生的每条梳状线都用作 MWP 滤波器的单个抽头，而高斯光学滤波器用于切趾抽头的幅度，以便可以大大抑制 MWP 滤波器旁瓣，从而产生具有高旁瓣抑制的干净的带通轮廓。然后，调制信号被发射到一根色散补偿光纤 （DCF） 中，该光纤在每个滤波器抽头之间提供恒定的时间延迟。
也就是说，每个抽头都由Gaussian滤波器加权，并由 DCF 延迟。然后，加权和延迟信号被馈送到光电探测器中，并转换回射频信号。在实验中，来自网络分析仪的扫描射频信号用作射频输入，用于测量所提出的 MWP 多频段滤波器的频率响应S21。
图3 基于两级Lyot环路滤波器的MWP多频带滤波器的12种组合（L1= 2m，L2= 10m）
基于不同的光梳间距组合，可以实现具有可切换频段的MWP多带滤波器：使用单级Lyot环滤波器，可以获得具有2个可选间距的光梳；当在Lyot环滤波器中添加第二级时，最多可获得12个可选间距，对应于具有12个不同可能通带的MWP滤波器。图3展示了两级Lyot环滤波器的12种组合，以及保偏光纤（PMF）等效长度（Le）与MWP滤波器通带频率（Ω0）之间的计算关系。
MWP多带滤波器的单频带
MWP多频带滤波器与一个阶段的Lyot环路滤波器的性能。具有不同梳齿间距的光谱切片高斯宽带光源如图4a-4d所示，由分辨率为0.8 pm的光谱分析仪测量。一个双折射率为6.6×10^−4的12m保偏光纤用于一级Lyot环路滤波器。通过偏振态调整，观察到了四种不同梳间距组合（0.66nm、0.33nm和0.66nm与0.33nm交错）的30 nm宽的高斯光梳，对应的保偏光纤等效长度分别为0 m、12 m、24 m和12 m与24 m交错。光梳的消光比对于所有组合都超过20 dB。
图5显示了MWP滤波器的所有12个不同单通带输出的测量RF频谱，即来自12个不同测量。在两级Lyot环路滤波器中，通过偏振态调节将MWP滤波器的单个通带调谐到12个不同的频率位置。12个通带在0 ~ 10 GHz之间均匀分布，频率间隔为0.8 GHz，实验结果与表1中的计算结果吻合良好。通带具有200 MHz的3 dB带宽，旁瓣抑制高达40 dB，具有清晰的滤波器轮廓。
值得注意的是，第一通带在0.8 GHz处的旁瓣抑制约为30 dB，小于其他通带。这是由于第一通带的对应梳状间隔相对较大，使得没有足够的梳状线（抽头）用于MWP滤波器，这导致相对较低的旁瓣抑制。
MWP滤波器的多频带工作
MWP多频带滤波器在多频带状态下工作的频谱如图5所示。通过设置两级Lyot环路滤波器具有多个梳状间隔组合频谱交织，实现了具有多个通带的MWP滤波器。通过调节Δθ，可以实现通带数目和通带频率的各种组合。在图5a中，从MWP多频带滤波器同时获得0.8GHz、3.2GHz和4.8GHz的三个通带，而在图5 b中观察到2.4GHz、4.8GHz、7.2GHz和9.6GHz的四个通带。在图5c-e中，分别获得了从6.4- 9.6GHz、1.6- 5.6GHz和1.6- 9.6GHz的五个、六个和十一个通带。
图6 测量了不同通带组合的多带状态下MWP滤波器的频谱 （a）0.8 GHz、3.2 GHz和4.8 GHz三个通带。（B）2.4 GHz、4.8 GHz、7.2 GHz和9.6 GHz的四个通带。（c）6.4千兆赫、7.2千兆赫、8.0千兆赫、8.8千兆赫和9.6千兆赫五个通带。（d）1.6 GHz、2.4 GHz、3.2 GHz、4.0 GHz、4.8 GHz和5.6 GHz的六个通带。（e）1.6 GHz至9.6 GHz的11个通带。（f）0.8 GHz至9.6 GHz的12个通带
从图6可以看出，当选择相邻通带时，通带和阻带之间的过渡带宽较小。这可以通过使用更长的DCF或具有更高色散的DCF来改善，使得产生更窄的通带和更宽的过渡带宽。与目前最先进的多频带RF滤波器相比，所提出的MWP多频带滤波器具有均匀的通带响应、灵活的可重构能力和更大数量的同时通带。
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