CN101794952A - 低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源 - Google Patents

低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源 Download PDF

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Abstract

一种低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，包括：一泵浦源；一波分复用器，该波分复用器的第一端与泵源连接；一超结构有源Bragg相移光纤光栅，该超结构有源光纤Bragg相移光栅的一端与波分复用器的第二端连接；一吸收液，该超结构有源光纤Bragg相移光栅的一端浸入其中；一光电探测器，该光电探测器与波分复用器的第三端连接；一电控可伸缩压电陶瓷，超结构有源Bragg相移光纤光栅固定在电控可伸缩压电陶瓷的侧表面。

Description

低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源
技术领域
本发明属于微波光子学领域，更具体的说是利用双波长单纵模分布反馈光纤激光器产生低相位噪声窄线宽可精确调谐微波源。
背景技术
相控阵微波雷达、光载无线通信(ROF)系统，无线传感网络，卫星通信系统都需要高频、窄线宽、低相位噪声精确可调谐的微波源。但是基于电子学方法产生的微波源由于受到元器件性能的限制，很难产生高频、低成本、高稳定性的微波。基于拍频效应的光生微波方法由于可产生高频、窄带宽、低相位噪声微波信号源近几年受到了高度重视。
光生微波的方法主要分为以下三类：(I)分立锁相光生微波法，由不同光源发射的两束不同频率的激光，入射到光电探测器上，基于差频效应，产生了频率等于两束激光频率差的微波。但是由于两束激光具有随机相位，因此为降低相位噪声，为产生稳定微波源，必须利用锁相环或注入锁定的方式锁定激光的相位，从而大大的增加了系统的复杂性和成本。(II)外调制光生微波法，一束激光经过外调制产生边带(强度调制或相位调制)，利用边带的差频效应可以得到基频偶数倍的高频微波，由于这方法利用同一束激光边带拍频产生微波，边带之间具有频率相干性，不需要相位锁定，但需要高质量的参考微波信号。(III)单纵模双波长光生微波法，在同一个谐振腔内同时产生两个纵模，利用双纵模的拍频产生微波，由于两个纵模利用了相同的谐振腔，因此其相位一致，无需锁定。此方法简单，但如果利用半导体激光产生微波具有插入损耗高，不易与ITU-T波长对准等缺点。
综上所述，如何实现低相位噪声、窄线宽、可精确调谐、低插入损耗的光生高频微波源是迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，其可解决微波源低频、高相位噪声、宽线宽、不易精确调谐和高插入损耗问题。
本发明提供一种低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，包括：
一泵浦源；
一波分复用器，该波分复用器的第一端与泵源连接；
一超结构有源Bragg相移光纤光栅，该超结构有源光纤Bragg相移光栅的一端与波分复用器的第二端连接；
一吸收液，该超结构有源光纤Bragg相移光栅的一端浸入其中；
一光电探测器，该光电探测器与波分复用器的第三端连接；
一电控可伸缩压电陶瓷，超结构有源Bragg相移光纤光栅3固定在电控可伸缩压电陶瓷的侧表面。
其中泵浦源是中心波长为980nm的半导体激光器，或者是中心波长为1480nm的半导体激光光器。
其中超结构有源Bragg相移光纤光栅写在了掺铒光敏光纤上，或者写制在掺镱，掺钬、掺铥、或者是铒镱共掺的光敏光纤上。
其中超结构有源Bragg相移光纤光栅是在掺铒光敏光纤上利用相位掩模法写制的，写制过程分为两步：第一步是用一块相位掩模板在有源光敏光纤上写制一个相移Bragg光纤光栅；第二步是将第一块相位为掩模板取下来，换上另外一块与第一块相位掩模板中心波长略有差异的相位掩模板，在相同栅区写制另一个相移Bragg光纤光栅；或者利用同一块相位掩模板首先在掺铒光敏光纤上写制一个Bragg相移光纤光栅，然后在有源光敏光纤上施加一个纵向应力，在相同栅区上利用同一块相位掩模板写制第二个相移光栅。
其中在超结构有源Bragg相移光纤光栅是在掺铒光敏光纤写制而成的，并在泵浦光的作用下利用分布反馈实现双波长单纵模激光，或者在半导体材料上制作超结构相移光栅，利用分布反馈实现双波长单纵模激光，从而实现微波信号源。
其中微波信号的波长是在加温控系统后，通过电控压电陶瓷的伸缩实现精确调谐，或者通过悬臂梁结构来实现，或是应变不敏感封装后利用温度的变化实现精确调谐。
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
单纵模双波激光利用了相同的有源光纤作为增益介质，大幅度降低了微波信号的相位噪声。
利用单纵模激光进行拍频，大幅度降低了微波信号的线宽。
利用温控条件下电控压电陶瓷的纵向伸缩，实现了对微波信号的微调谐，从而可与ITU-T波长精确对准。
实现了光纤化的微波信号源，大幅度降低了插入损耗，更有利于实现与ROF等系统的集成。
附图说明
为了进一步说明本发明的结构和特征，以下结合实例及附图对本发明做进一步的说明，其中：
图1是低相位噪声窄线宽可调谐超结构分布反馈光纤激光微波源
图2是相移超结构光纤光栅光谱示意图
图3是相移超结构分布反馈光纤激光光谱示意图
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，包括：
一泵浦源1，泵浦源1是中心波长为980nm的半导体激光器，或者是中心波长为1480nm的半导体激光光器；
一波分复用器2，该波分复用器2的第一端与泵源1连接；
一超结构有源Bragg相移光纤光栅3，其一端与波分复用器2连接；该超结构有源Bragg相移光纤光栅3写制在了载氢的掺铒光敏光纤上，或者写制在掺镱，掺钬、掺铥、或者是铒镱共掺的光敏光纤上，或者在半导体材料上制作超结构相移光栅，利用分布反馈实现双波长单纵模激光，从而实现微波信号源。该超结构有源Bragg相移光纤光栅3是利用相位掩模法写制的，写制过程分为两步：第一步是用一块相位掩模板在有源光敏光纤上写制相移Bragg光纤，其透射谱如图2(a)中的实线所示；第二步是将第一块相位为掩模板取下来，换上另外一块与第一块相位掩模板中心波长略有差别的相位掩模板，在相同栅区写制另一个相移Bragg光纤光栅，其透射谱如图2(a)中虚线所示，最后所得超结构有源Bragg相移光纤光栅透射谱如图2(b)所示。或者利用同一块相位掩模板首先在有源光敏光纤上写制一个Bragg相移光纤光栅，然后在有源光敏光纤上施加一个纵向应力，在相同栅区利用同一块相位掩模板写制第二个相移光栅；该超结构有源相移Bragg光纤光栅3在泵浦光的作用下，谐振产生但纵模双波长激光，其光谱图如图3所示。单纵模双波激光利用了相同的有源光纤作为增益介质，大幅度降低了微波信号的相位噪声；利用单纵模激光进行拍频，大幅度降低了微波信号的线宽；实现了光纤化的微波信号源，大幅度降低了插入损耗，更有利于实现与ROF等系统的集成
一吸收液4，超结构有源Bragg相移光纤光栅3的一端浸入其中；
一光电探测器5，其与波分复用器2的第三端口连接，该光电探测器的功能是将两个不同波长的光信号通过拍频效应转换成微波信号；
一电控可伸缩压电陶瓷6，超结构有源Bragg相移光纤光栅3固定(粘贴)于电控可伸缩压电陶瓷6的侧表面；微波信号的波长是在加温控系统后，通过电控压电陶瓷的伸缩实现精确调谐，从而可与ITU-T波长精确对准，或者通过悬臂梁结构来实现，或是应变不敏感封装后利用温度的变化实现精确调谐。
本发明的框图结构如图1所示，泵浦源1发出的泵浦光经过波分复用器2耦合到超结构有源相移光纤光栅3中。超结构有源相移光纤光栅3的写制过程如下：掺铒光敏光纤先通过载氢增强其光敏性，利用紫外曝光法写制一个相移Bragg光栅，然后换一个波长接近的相移光栅相位掩模板，在相同的位置上写制第二个相移Bragg光栅，从而实现超结构相移Bragg光栅的写制(也可以利用相同的模板，两次写制过程中使掺铒光敏光纤纵向应变不同)，其光谱示意图如图2(a)和(b)所示。超结构有源相移Bragg光纤光栅3在泵浦光的作用下，形成了双波长单纵模分布反馈光纤激光器，其光谱图如图3所示。由波分复用器2分离出来的单纵模双波长激光被光电探测器5接收，拍频产生微波信号。由于激光是双向的，因此为了避免激光对外界和激光器本身的损害，在相移超结构光纤光栅的另一侧用吸收液4对激光和残余泵浦光进行吸收。由于两个模式的波长随纵向应力的变化速率不一致，因此可将此超结构相移光纤光栅侧向粘贴于压电陶瓷6侧表面，在温控系统的作用下利用压电陶瓷的纵向伸缩对微波进行的精确调谐，从而实现对ITU-T波长的精确对准。
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)

1.一种低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，包括：
一泵浦源；
一波分复用器，该波分复用器的第一端与泵源连接；
一超结构有源Bragg相移光纤光栅，该超结构有源光纤Bragg相移光栅的一端与波分复用器的第二端连接；
一吸收液，该超结构有源光纤Bragg相移光栅的一端浸入其中；
一光电探测器，该光电探测器与波分复用器的第三端连接；
一电控可伸缩压电陶瓷，超结构有源Bragg相移光纤光栅3固定在电控可伸缩压电陶瓷的侧表面。
2.根据权利要求1所述的低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，其中泵浦源是中心波长为980nm的半导体激光器，或者是中心波长为1480nm的半导体激光光器。
3.根据权利要求1所述的低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，其中超结构有源Bragg相移光纤光栅写在了掺铒光敏光纤上，或者写制在掺镱，掺钬、掺铥、或者是铒镱共掺的光敏光纤上。
4.根据权利要求3所述的低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，其中超结构有源Bragg相移光纤光栅是在掺铒光敏光纤上利用相位掩模法写制的，写制过程分为两步：第一步是用一块相位掩模板在有源光敏光纤上写制一个相移Bragg光纤光栅；第二步是将第一块相位为掩模板取下来，换上另外一块与第一块相位掩模板中心波长略有差异的相位掩模板，在相同栅区写制另一个相移Bragg光纤光栅；或者利用同一块相位掩模板首先在掺铒光敏光纤上写制一个Bragg相移光纤光栅，然后在有源光敏光纤上施加一个纵向应力，在相同栅区上利用同一块相位掩模板写制第二个相移光栅。
5.根据权利要求1、3和4所述的低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，其中在超结构有源Bragg相移光纤光栅是在掺铒光敏光纤写制而成的，并在泵浦光的作用下利用分布反馈实现双波长单纵模激光，或者在半导体材料上制作超结构相移光栅，利用分布反馈实现双波长单纵模激光，从而实现微波信号源。
6.根据权利要求5所述的低相位噪声窄线宽可精确调谐光纤化激光微波源，其中微波信号的波长是在加温控系统后，通过电控压电陶瓷的伸缩实现精确调谐，或者通过悬臂梁结构来实现，或是应变不敏感封装后利用温度的变化实现精确调谐。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102508387A (zh) * 2011-11-09 2012-06-20 中国科学院半导体研究所 基于四波混频效应的光量化器
CN105004930A (zh) * 2014-04-23 2015-10-28 华南师范大学 一种新型的微波探测方法及装置和应用
CN107706701A (zh) * 2017-09-08 2018-02-16 北京大学 一种低相位噪声光频梳产生方法及系统、微波生成方法及系统
CN108732667A (zh) * 2017-04-17 2018-11-02 华为技术有限公司 一种超结构光栅和可调谐激光器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101321018B (zh) * 2008-07-15 2011-06-22 北京交通大学 基于阵列波导光栅和光纤光栅的微波/毫米波发生器
CN101572375A (zh) * 2009-04-30 2009-11-04 天津理工大学 利用单纵模双波长光纤激光器产生微波、毫米波的装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102508387A (zh) * 2011-11-09 2012-06-20 中国科学院半导体研究所 基于四波混频效应的光量化器
CN102508387B (zh) * 2011-11-09 2013-10-23 中国科学院半导体研究所 基于四波混频效应的光量化器
CN105004930A (zh) * 2014-04-23 2015-10-28 华南师范大学 一种新型的微波探测方法及装置和应用
CN105004930B (zh) * 2014-04-23 2018-06-29 华南师范大学 一种新型的微波探测方法及装置和应用
CN108732667A (zh) * 2017-04-17 2018-11-02 华为技术有限公司 一种超结构光栅和可调谐激光器
CN108732667B (zh) * 2017-04-17 2021-01-05 华为技术有限公司 一种超结构光栅和可调谐激光器
US10931085B2 (en) 2017-04-17 2021-02-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Super structure grating and tunable laser
CN107706701A (zh) * 2017-09-08 2018-02-16 北京大学 一种低相位噪声光频梳产生方法及系统、微波生成方法及系统
CN107706701B (zh) * 2017-09-08 2019-12-03 北京大学 一种低相位噪声光频梳产生方法及系统、微波生成方法及系统

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