CN101931162A - 利用光延迟自注入dbr激光器得到微波的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置，包括：一方波发射器；一DBR激光器，该DBR激光器经一电阻与方波发射器的输出端连接；一3dB的耦合器，该3dB的耦合器的两个输入端的一端与DBR激光器的输出端连接；一掺铒光纤放大器，该掺铒光纤放大器的输入端与3dB的耦合器的两个输出端的一端连接，该掺铒光纤放大器的输出端经光纤延迟线返回接入3dB的耦合器的另一输出端；一高频光探测器，该高频光探测器的输入端与3dB的耦合器的另一输入端连接；一频谱仪，该频谱仪的输入端与高频光探测器的输出端连接。

Description

利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种利用光延时自注入的分布布拉格反射激光器(DBR-Distributed Bragg Reflection)通过光外差技术产生微波信号的新方法。通过光的延时自注入方法，DBR激光器可以实现双模输出。其外差产生的微波信号的线宽可以极大的降低。

背景技术

光生微波技术具有宽带宽，低传输损耗和不易受外界电磁波干扰等优点，因而在远端天线，微波光纤连接，光相控阵列天线，以及无线通信中毫米波信号传输等领域具有广泛的应用前景。目前，光生微波技术一般可分为三类。第一类，由两个激光器产生两个波长相近的光波，再通过光外差技术由光探测器输出微波信号。但是，产生的微波信号频率不稳定，而且相位噪声比较大。第二类，用微波源对激光进行调制，再通过光探测器外差得到微波信号。得到的微波信号的频率与调制频率相同或者是其倍频。第三类，用双模激光器产生两个波长的光波，再通过光外差法由光探测器输出微波信号。与前两种方法相比较，这种方法具有两个明显优势：一，不需要单独的调制微波源。二，由于两个不同波长的光波产生于同一个激光器，双模间具有一定的相位相关性和频率相干性。同时，温度和激光器偏置电流对波长的影响也可消除。因此可以产生频率相对稳定，线宽较窄，相位噪声较低的微波信号。

DBR激光器又称为可调谐激光器，它一般包含有源区，相区和光栅区。通过改变激光器的相区电流，其激射波长可在比较宽的范围内连续可调。如果在激光器相区加载方波电压，激光器可以在方波电压周期的不同时刻产生不同波长的光波。例如，当激光器工作在方波的低电平时，其激射波长是λ₁；而当激光器工作在方波电压的高电平时，其激射波长是λ₂。λ₁和λ₂周期性的交替出现。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用光延迟自注入DBR激光器得到微波信号的装置及方法，其是使用方波调制的分布布拉格反射激光器(DBR-Distributed Bragg Reflection)，通过光自注入在激光器中同时产生两个波长的光波，再利用光外差法由探测器得到微波信号。

本发明提供一种利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置，包括：

一方波发射器；

一DBR激光器，该DBR激光器经一电阻与方波发射器的输出端连接；

一3dB的耦合器，该3dB的耦合器的两个输入端的一端与DBR激光器的输出端连接；

一搀铒光纤放大器，该搀铒光纤放大器的输入端与3dB的耦合器的两个输出端的一端连接，该搀铒光纤放大器的输出端经光纤延迟线返回接入3dB的耦合器的另一输出端；

一高频光探测器，该高频光探测器的输入端与3dB的耦合器的另一输入端连接；

一频谱仪，该频谱仪的输入端与高频光探测器的输出端连接。

其中DBR激光器被方波发射器产生的方波电压调制，通过方波电压的调制，DBR激光器在不同时间不同电压下产生不同波长的光波。

其中DBR激光器的输出光经过3dB的耦合器、搀铒光纤放大器和光纤延迟线的延迟后注入回DBR激光器的本身，使DBR激光器同时产生两个波长的光波。

其中该光纤延迟线对光的延迟时间，等于方波发射器产生的方波电压的半个周期。

其中高频光探测器产生的微波信号由光外差拍频得到，该微波信号的频率是通过调节方波发射器产生的方波电压高、低电平进行调节。

本发明提供一种利利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的方法，该方法使用的是如前所述的装置，包括如下步骤：

步骤1：将方波发射器产生的方波电压对DBR激光器进行调制，使DBR激光器在不同时间产生不同波长的输出光；

步骤2：DBR激光器输出光经过3dB的耦合器、搀铒光纤放大器和光纤延迟线后注入回DBR激光器，使DBR激光器同时产生两个波长的光波，光纤延迟线延迟的时间等于方波发射器产生的方波电压的半个周期；

步骤3：将两个波长的光波送入高频光探测器，得到微波信号，该微波信号的频率，是通过调节方波电压的高、低电平的电压值进行调节。

本发明的优势在于结构相对简单，而且得到的微波信号能够在宽范围内很方便的调节。利用光自注入方法，实现单模激光器的双模输出。并且，这两个模式具有频率相干性和相位相关性，通过外差拍频法可以得到窄线宽的微波信号。

附图说明

为了清楚说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明作一详细的描述，其中：

图1是本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明一种利用光延迟自注入DBR激光器得到微波信号的装置，包括：

一方波发生器10，该方波发生器10可以产生周期和幅度可调的方波电压，其输出的方波电压越稳定，上升时间和下降时间越短越好；用该方波发生器10产生方波电压，对DBR激光器12进行调制。方波电压的频率很低，小于1MHz。

一DBR激光器12，该DBR激光器12经一电阻11与方波发射器10的输出端连接；其中电阻11的作用是防止方波电压的幅度过大，产生大的电流对DBR激光器11造成损害。DBR激光器12被方波发生器10产生的方波电压调谐，通过方波电压的调谐，DBR激光器12在不同时间不同电压下产生不同波长的光波。对应与方波电压的高低电平，DBR激光器12可以产生两个不同波长的光波，这两个光波交替出现，而不是同时出现，每个波长的光波持续激射的时间为发波电压的半个周期；

一3dB的耦合器13，该3dB的耦合器13为2×2的耦合器，其两个输入端的一端与DBR激光器12的输出端连接；

一搀铒光纤放大器15，该搀铒光纤放大器15的输入端与3dB的耦合器13的两个输出端的一端连接，该搀铒光纤放大器15的输出端经光纤延迟线14后接入3dB的耦合器13的另一输出端；其中DBR激光器12的输出光经过3dB的耦合器13、搀铒光纤放大器15和光纤延迟线14的延迟后注入回DBR激光器12的本身。该光纤延迟线14用来对光进行延迟，其延迟时间等于方波发射器10产生的电压的半个周期。因此，当DBR激光器12工作在方波电压的低电平(高电平)时，注入回DBR激光器12的光波对应于高电平(低电平)的波长。这样DBR激光器12就可以同时产生对应于高电平和低电平的两个波长的光波。由于这两个光波同时产生于同一有源区，温度和激光器驱动电流对波长的影响可以消除。同时，这两个波长的光波之间具有一定的频率相干性和相位相关性，由相位波动而产生的相位噪声也可以消除。因此，外差产生的微波信号具有窄的线宽。该搀铒光纤放大器15是放大倍数可调的，用来调节注入回DBR激光器12的光波的功率。该搀铒光纤放大器15也可以用半导体光放大器代替。

一高频光探测器16，该高频光探测器16的输入端与3dB的耦合器13的另一输入端连接；由于自注入后的DBR激光器12同时产生两个波长的光波，因此高频光探测器16同时接受到这两个波长的光波。由光外差拍频，高频光探测器16输出微波信号，该微波信号的频率对应于两个光波频率的频率差。通过调节方波电压高、低电平的值，可以调节两个光波的波长，进而调节所产生微波信号的频率；

一频谱仪17，该频谱仪17的输入端与高频光探测器16的输出端连接。高频光探测器16输出的微波信号通过频谱仪17进行检测分析。由频谱仪17可以检测到微波信号的线宽，频率变化等特性。

根据上述装置，利用光延迟自注入DBR激光器得到微波信号的方法包括如下步骤：

步骤1：将方波发射器10产生的方波电压对DBR激光器12进行调制，使DBR激光器12在不同时间产生不同波长的输出光；对应于方波电压的高、低电平，DBR激光器12交替产生两个波长的光波。

步骤2：DBR激光器12输出光经过3dB的耦合器13、搀铒光纤放大器15和光纤延迟线14后注入回DBR激光器12，光纤延迟线14延迟的时间等于方波发射器10产生的方波电压的半个周期。由于光自注入，使DBR激光器12同时产生两个波长的光波，；

步骤3：将两个波长的光波送入高频光探测器16，得到微波信号，该微波信号的频率，是通过调节方波电压的高、低电平的电压值进行调节。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置，包括：

一方波发射器；

一DBR激光器，该DBR激光器经一电阻与方波发射器的输出端连接；

一3dB的耦合器，该3dB的耦合器的两个输入端的一端与DBR激光器的输出端连接；

一搀铒光纤放大器，该搀铒光纤放大器的输入端与3dB的耦合器的两个输出端的一端连接，该搀铒光纤放大器的输出端经光纤延迟线返回接入3dB的耦合器的另一输出端；

一高频光探测器，该高频光探测器的输入端与3dB的耦合器的另一输入端连接；

一频谱仪，该频谱仪的输入端与高频光探测器的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置，其中DBR激光器被方波发射器产生的方波电压调制，通过方波电压的调制，DBR激光器在不同时间不同电压下产生不同波长的光波。

3.根据权利要求1所述的利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置，其中DBR激光器的输出光经过3dB的耦合器、搀铒光纤放大器和光纤延迟线的延迟后注入回DBR激光器的本身，使DBR激光器同时产生两个波长的光波。

4.根据权利要求1所述的利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置，其中该光纤延迟线对光的延迟时间，等于方波发射器产生的方波电压的半个周期。

5.根据权利要求1所述的利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的装置，其中高频光探测器产生的微波信号由光外差拍频得到，该微波信号的频率是通过调节方波发射器产生的方波电压高、低电平进行调节。

6.一种利利用光延迟自注入DBR激光器得到微波的方法，该方法使用的是如权利要求1所述的装置，包括如下步骤：

步骤1：将方波发射器产生的方波电压对DBR激光器进行调制，使DBR激光器在不同时间产生不同波长的输出光；

步骤2：DBR激光器输出光经过3dB的耦合器、搀铒光纤放大器和光纤延迟线后注入回DBR激光器，使DBR激光器同时产生两个波长的光波，光纤延迟线延迟的时间等于方波发射器产生的方波电压的半个周期；

步骤3：将两个波长的光波送入高频光探测器，得到微波信号，该微波信号的频率，是通过调节方波电压的高、低电平的电压值进行调节。

Images