CN104733984A - 获取光电振荡器性能参数的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取光电振荡器性能参数的方法和装置。其中，光电振荡器包括光链路和微波链路，光链路与微波链路相连接，其中，该方法包括：获取光链路输出电信号的第一非线性参数；通过微波链路中的微波放大器放大电信号得到放大信号；采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数；基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。通过本发明，解决了现有技术中无法准确评估光电振荡器的工作性能的问题，实现了对光电振荡器的工作性能的准确评估的效果。

Description

获取光电振荡器性能参数的方法和装置

技术领域

本发明涉及光电振荡器领域，具体而言，涉及一种获取光电振荡器性能参数的方法和装置。

背景技术

光电振荡器(Opto-electronic Oscillator，简称为OEO)是一种新型的反馈型光电混合振荡器，基于光纤延时线的低损耗、大带宽等优质特性，能够在微波频段以上实现超低相噪的振荡信号，由此受到了越来越多的关注。OEO属于典型的反馈型振荡器，其环路的增益压缩由系统的非线性决定。

现有的光电振荡器设计中，仅考虑到电光调制器的非线性，而将其它器件视为理想线性器件，然而OEO在工作过程中，OEO中的其他元件并非理想线性器件，当其他元件工作在非线性区域时，传统的仅考虑电光调制器的非线性的设计方法对OEO的性能表征将会失效，这使得在OEO设计过程中难以对其性能进行准确估计，使得设计出OEO难以满足设计要求，造成经济损失。

针对现有技术中无法准确评估光电振荡器的工作性能的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种获取光电振荡器性能参数的方法和装置，以解决现有技术中无法准确评估光电振荡器的工作性能的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种获取光电振荡器性能参数的方法，光电振荡器包括光链路和微波链路，光链路与微波链路相连接，根据本发明的获取光电振荡器性能参数的方法包括：获取光链路输出电信号的第一非线性参数；通过微波链路中的微波放大器放大电信号得到放大信号；采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数；基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。

进一步地，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据包括：基于第一非线性参数和第二非线性参数获取光链路的第一线性信号增益和微波链路的第二线性信号增益；基于第一线性信号增益和第二线性信号增益确定光电振荡器的整个链路的第三线性信号增益；根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算光电振荡器输出信号的功率数据，并确定光电振荡器的开环增益系数；获取光电振荡器的起振噪声信号；根据起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据。

进一步地，第二非线性参数包括放大信号的电压，其中，采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数包括：按照如下公式获取放大信号的电压V_AM，其中，表示第i阶级数对应的电信号，β_i为微波放大器的泰勒展开式的第i阶级数所对应的参数，其中，β₁为微波放大器的增益参数，i是自然数。

进一步地，基于第一非线性参数和第二非线性参数获取光链路的第一线性信号增益G_P和微波链路的第二线性信号增益G_m包括：基于公式确定第一线性信号增益G_P，P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；V_π为电光调制器的半波电压，第一非线性参数包括P_o、ρ、α、R以及V_π；基于公式G_m＝β₁α_o确定第二线性信号增益G_m，α_o为放大信号通过滤波器和耦合器到达电光调制器时的插损，β₁为微波放大器的增益参数，第二非线性参数包括α_o和β₁；根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算光电振荡器输出信号的功率数据包括：按照如下公式获取电信号的功率数据P_OSC，其中，微波链路还包括滤波器和耦合器，光链路包括电光调制器和光电探测器， $P_{\mathrm{OSC},\mathrm{MZM}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{\mathrm{GsR}{\left(\frac{\mathrm{\π}}{2V_{\mathrm{\π}}}\right)}^2},P_{\mathrm{OSC},\mathrm{AMP}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{1.5\left|{\mathrm{\β}}_3\right|{\mathrm{RG}}_s^3/{\left(G_m\right)}^3},$ G_s为第三线性信号增益，G_s＝G_mG_p，β₃为微波放大器的泰勒展开式的第三阶级数所对应的参数。

进一步地，确定光电振荡器的开环增益系数包括：按照如下公式确定开环增益系数ε(G_s)，根据起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据包括：通过如下公式计算光电振荡器输出信号的相噪数据：其中，f_m为距载波中心频率的频偏，k_BT·F为光电振荡器系统的热噪声，k_B为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，F为微波放大器的噪声系数；为探测器的散弹噪声，q为单位电荷电量，I₀为光电探测器的平均电流，R为匹配阻抗；为微波链路中的激光器相对强度噪声所致的电噪声，RIN为激光器的相对强度噪声，相对强度噪声为激光器输出的光载波的强度噪声。

进一步地，第一非线性参数包括：电信号的电压，其中，获取光链路输出电信号的第一非线性参数包括：按照如下公式获取电信号的电压V_in，其中，光链路包括电光调制器和光电探测器，V_MW为光电振荡器起振时输入至电光调制器的单频电信号；P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；ζ为消光比因子；V_π为电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种获取光电振荡器性能参数的装置，光电振荡器包括光链路和微波链路，光链路与微波链路相连接，根据本发明的获取光电振荡器性能参数的装置包括：第一获取模块，用于获取光链路输出电信号的第一非线性参数；处理模块，用于通过微波链路中的微波放大器放大电信号得到放大信号；提取模块，用于采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数；第一确定模块，用于基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。

进一步地，第一确定模块包括：第二获取模块，用于基于第一非线性参数和第二非线性参数获取光链路的第一线性信号增益和微波链路的第二线性信号增益；第二确定模块，用于基于第一线性信号增益和第二线性信号增益确定光电振荡器的整个链路的第三线性信号增益；第一计算模块，用于根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算光电振荡器输出信号的功率数据，并确定光电振荡器的开环增益系数；第三获取模块，用于获取光电振荡器的起振噪声信号；第二计算模块，用于根据起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据。

进一步地，第二非线性参数包括放大信号的电压，其中，提取模块包括：第四获取模块，用于按照如下公式获取放大信号的电压V_AM，其中，表示第i阶级数对应的电信号，β_i为微波放大器的泰勒展开式的第i阶级数所对应的参数，其中，β₁为微波放大器的增益参数，i是自然数。

进一步地，第二获取模块包括：第三确定模块，用于基于公式确定第一线性信号增益G_P，P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；V_π为电光调制器的半波电压，第一非线性参数包括P_o、ρ、α、R以及V_π；第四确定模块，用于基于公式G_m＝β₁α_o确定第二线性信号增益G_m，α_o为放大信号通过滤波器和耦合器到达电光调制器时的插损，β₁为微波放大器的增益参数，第二非线性参数包括α_o和β₁；第一计算模块包括：第五获取模块，用于按照如下公式获取电信号的功率数据P_OSC，其中，微波链路还包括滤波器和耦合器，光链路包括电光调制器和光电探测器， $P_{\mathrm{OSC},\mathrm{MZM}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{\mathrm{GsR}{\left(\frac{\mathrm{\π}}{2V_{\mathrm{\π}}}\right)}^2},P_{\mathrm{OSC},\mathrm{AMP}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{1.5\left|{\mathrm{\β}}_3\right|{\mathrm{RG}}_s^3/{\left(G_m\right)}^3},$ G_s为第三线性信号增益，G_s＝G_mG_p，β₃为微波放大器的泰勒展开式的第三阶级数所对应的参数。

进一步地，第一计算模块包括：第五确定模块，用于按照如下公式确定开环增益系数ε(G_s)，第二计算模块包括：第三计算模块，用于通过如下公式计算光电振荡器输出信号的相噪数据：

$L\left(f_m\right)=\mathrm{\ϵ}\left(G_s\right)\·\frac{(k_{B}T\·F+2q{I}_{o}R+\mathrm{RIN}\·{{\mathrm{RI}}_o}^2)}{{8I}_o^{2}R\·[1-\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_m\mathrm{\τ}\right)]}$ 其中，f_m为距载波中心频率的频偏，k_BT·F为光电振荡器系统的热噪声，k_B为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，F为微波放大器的噪声系数；为探测器的散弹噪声，q为单位电荷电量，I₀为光电探测器的平均电流，R为匹配阻抗；为微波链路中的激光器相对强度噪声所致的电噪声，RIN为激光器的相对强度噪声，相对强度噪声为激光器输出的光载波的强度噪声。

进一步地，第一非线性参数包括：电信号的电压，其中，第一获取模块包括：第六获取模块，用于按照如下公式获取电信号的电压V_in，

其中，光链路包括电光调制器和光电探测器，V_MW为光电振荡器起振时输入至电光调制器的单频电信号；P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；ζ为消光比因子；V_π为电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压。

采用本发明，获取光链路输出电信号的第一非线性参数，并采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。综合考虑了光链路的电信号和微波放大器的非线性特征，得到的功率数据和相噪数据更准确，从而可以通过功率数据和相噪数据更准确地描述光电振荡器的性能，解决了现有技术中无法准确评估光电振荡器的工作性能的问题，实现了对光电振荡器的工作性能的准确评估的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种光电振荡器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的获取光电振荡器性能参数的方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的利用光电振荡器进行仿真的流程图；

图4是根据本发明实施例的光电振荡器不同开环增益情况下振荡信号功率的理论与实验数据的示意图；

图5是根据本发明实施例的相噪的预测值与实测值的对比的示意图；以及

图6是根据本发明实施例的获取光电振荡器性能参数的装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种获取光电振荡器性能参数的方法。

在介绍本发明实施例的方法之前，先对光电振荡器进行介绍。

如图1所示，OEO的基本结构包含激光器101、可调光衰减器102、电光调制器103、光纤延时卷104、光电探测器105、微波放大器106、滤波器107与耦合器108。待调制激光通过可调光衰减器102调整输入到电光调制器103的功率，通过电光调制器103被电信号进行强度调制，然后经过光纤延时卷104进行延时，然后经过光电探测器105实现电信号的还原；还原后的电信号经过放大、滤波后到达耦合器108，实现部分输出OUT，另一部分反馈到电光调制器再次对激光强度进行调制。

为便于处理，将整个循环回路分为两个基本链路，即光链路与微波链路，图1中分别用实线与虚线表示光链路20与微波链路40。光链路基本构成包括激光器、可调光衰减器、电光调制器、光纤延时卷与光电探测器；微波链路包含放大器、窄带滤波器与耦合器。工作时，振荡信号起源于环路内的噪声，包括高斯白噪声与有色噪声。高斯白噪声主要包括电阻的热噪声、激光器的相对强度噪声(Relative Intensity Noise，RIN)、探测器的散弹噪声(Shot Noise，SN)；有色噪声包括闪烁噪声(Flicker Noise，FN)、随机漫步噪声(Random Walk Noise，RWN)等。噪声在闭环内不断循环，当开环增益大于1时，每循环一次振荡信号被放大一次，直到循环信号足够大、使得增益被压缩到1时系统实现稳定输出，此时，满足巴克豪森条件(增益大于1，相移为2π的整数倍)的对应频率信号将产生稳定振荡。

图2是根据本发明实施例的获取光电振荡器性能参数的方法的流程图。如图2所示，该方法包括步骤如下：

步骤S202，获取光链路输出电信号的第一非线性参数。

步骤S204，通过微波链路中的微波放大器放大电信号得到放大信号。

步骤S206，采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数。

步骤S208，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。

采用本发明，获取光链路输出电信号的第一非线性参数，并采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。在上述实施例中，综合考虑了光链路的电信号和微波放大器的非线性特征，得到的功率数据和相噪数据更准确，从而可以通过功率数据和相噪数据更准确地描述光电振荡器的性能，解决了现有技术中无法准确评估光电振荡器的工作性能的问题，实现了对光电振荡器的工作性能的准确评估的效果。

其中，第一非线性参数可以包括图1中光电振荡器的光链路中元件的性能参数，例如，电光调制器的非线性参数，具体地可以为输入电光调制器的光功率、探测器响应度、电光调制器的插入损耗、匹配阻抗、消光比因子、电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压等等。

可选地，光电振荡器的性能参数包括功率数据和相噪数据，光电振荡器的工作性能可以通过其性能参数来描述。在现有技术中，在计算光电振荡器的性能参数时，只考虑了电光调制器(即光链路的主要器件)的非线性特性，而把其它器件视为理想器件，在本申请中，综合考虑了电光调制器以及微波放大器的非线性特征，因此，得到的性能参数更准确，对光电振荡器的工作性能的评估也更加准确。

在上述实施例中，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据可以包括：基于第一非线性参数和第二非线性参数获取光链路的第一线性信号增益和微波链路的第二线性信号增益；基于第一线性信号增益和第二线性信号增益确定光电振荡器的整个链路的第三线性信号增益；根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算光电振荡器输出信号的功率数据，并确定光电振荡器的开环增益系数；获取光电振荡器的起振噪声信号；根据起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据。

如图1所示，光链路包含包括激光器、可调光衰减器、电光调制器、光纤延时卷与光电探测器。利用获取到的第一线性信号增益和第二线性信号增益确定光电振荡器的整个链路的总的信号增益(即第三线性信号增益)，即可根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算微波链路的输出信号的功率数据，然后利用起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据。

通过上述实施例，分别建立电光调制器与微波放大器的非线性模型，然后综合考虑电光调制器与微波放大器的非线性特征，采用反馈型振荡器的经典“近似线性”理论建立新的OEO理论解析模型，基于该模型建立了一种新的设计方法，实现对OEO的振荡信号功率与相噪的有效评估与优化。

需要进一步说明的是，电光调制器可以是铌酸锂强度调制器，但不局限于该类型电光调制器。铌酸锂(LiNbO₃)晶体因其具有良好的电光效应，基于M-Z推挽结构(中文名称：马赫-曾德推挽结构，是一种双环推挽结构)的LiNbO₃电光调制器具有较低的半波电压和稳定的物理化学特性，且器件具有较高的响应速率，是OEO设计时首选的电光调制器类型。在OEO中，光电探测器也是一典型的非线性器件，但由于窄线宽、低RIN单模激光器的输出功率较低(商用器件一般不超过100mW)，光载波通过调制器到达光电探测器前端时功率更低，很难使光电探测器达到饱和，在某些情况下，可以将光电探测器视为理想线性器件。

下面结合图3详细介绍本发明实施例。如图3所示，该实施例可以包括如下步骤：

步骤S301：光链路非线性表征。

该步骤的实现方法与上述实施例中的步骤S202的实现方法一致。

具体地，上述实施例中的第一非线性参数可以包括：电信号的电压，其中，获取光链路输出电信号的第一非线性参数可以包括：按照如下公式获取电信号的电压V_in，其中，光链路包括电光调制器和光电探测器，V_MW为光电振荡器起振时输入至电光调制器的单频电信号；P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；ζ为消光比因子；V_π为电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压。

具体地，设OEO起振时输入到电光调制器的电噪声信号为一单频电信号V_MW＝V₀sinωt，V₀为该信号的幅度、ω为角频率、t为时间。利用该信号对光载波的强度进行调制，通过光纤卷延时后经过PD(即高速PIN型探测器)还原成电信号，该电信号被传输至微波放大器前端作为放大器的输入信号(即电信号)，表示为：

$V_{\mathrm{in}}=\frac{1}{2}{P}_o\mathrm{\ρ\αR}[1+\mathrm{\ζ}\cos \mathrm{\π}(\frac{V_{\mathrm{MW}}}{V_{\mathrm{\π}}}+\frac{V_B}{V_{\mathrm{\π}}})]---\left(1\right).$

步骤S303：微波放大器非线性表征。

在该实施例中，将微波放大器作为非线性器件进行非线性表征。

具体地，在该实施例中，第二非线性参数包括放大信号的电压，其中，采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数可以包括：按照如下公式获取放大信号的电压V_AM，其中，表示第i阶级数对应的电信号，β_i为微波放大器的泰勒展开式的第i阶级数所对应的参数，其中，β₁为微波放大器的增益参数，i是自然数。

可选地，微波放大器的非线性可以用泰勒级数来表示：

$V_{\mathrm{AM}}=\underset{i=1}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_i{V}_{\mathrm{in}}^i---\left(2\right)$

需要进一步说明的是，微波放大器的增益参数(即β₁)为微波放大器的泰勒展开式的第一阶级数所对应的参数，是一个与公式(2)的一阶导数相关的常数。

通过使用上述实施例提供的方法提取微波放大器输出的放大信号，可以使提取到的第二非线性参数更加准确。

其中，V_AM为放大器的输出信号，β_i为泰勒展式的各项级数所对应的参数。

如图3所示的实施例，还可以包括步骤S305和步骤S307：

步骤S305：光电振荡器信号功率估计。

步骤S307：光电振荡器信号相位噪声估计。

根据本发明的上述实施例，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据可以包括：基于第一非线性参数和第二非线性参数获取光链路的第一线性信号增益和微波链路的第二线性信号增益；基于第一线性信号增益和第二线性信号增益确定光电振荡器的整个链路的第三线性信号增益；根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算光电振荡器输出信号的功率数据，并确定光电振荡器的开环增益系数；获取光电振荡器的起振噪声信号；根据起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据。

根据本发明的上述实施例，基于第一非线性参数和第二非线性参数获取光链路的第一线性信号增益G_P和微波链路的第二线性信号增益G_m包括：基于公式确定第一线性信号增益G_P，P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；V_π为电光调制器的半波电压，第一非线性参数包括P_o、ρ、α、R以及V_π。基于公式G_m＝β₁α_o确定第二线性信号增益G_m，α_o为放大信号通过滤波器和耦合器到达电光调制器时的插损，β₁为微波放大器的增益参数，第二非线性参数包括α_o和β₁。

根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算光电振荡器输出信号的功率数据包括：按照如下公式获取电信号的功率数据P_OSC，

其中，微波链路还包括滤波器和耦合器，光链路包括电光调制器和光电探测器， $P_{\mathrm{OSC},\mathrm{MZM}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{\mathrm{GsR}{\left(\frac{\mathrm{\π}}{2V_{\mathrm{\π}}}\right)}^2},P_{\mathrm{OSC},\mathrm{AMP}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{1.5\left|{\mathrm{\β}}_3\right|{\mathrm{RG}}_s^3/{\left(G_m\right)}^3},$ G_s为第三线性信号增益，G_s＝G_mG_p，β₃为微波放大器的泰勒展开式的第三阶级数所对应的参数。

可选地，为简化说明，可以控制电光调制器工作在正交偏置点，即V_B＝-V_π/2；消光比因子ζ＝1。将上述电信号的表达式(即公式1)进行泰勒展开可得：

上式中，τ_p为光链路延时，光链路相移，G_p为小信号光链路增益(即上述实施例中的第一线性信号增益)，其中的小信号可以为线性信号，G_p表示为：

$G_p=\frac{\mathrm{\π}}{2V_{\mathrm{\π}}}{P}_o\mathrm{\ρ\αR},---\left(4\right)$

从公式(3)可以得知，由于MZM电光调制器的非线性，光链路的实际增益随着V_o的增加而降低，实现增益压缩。

具体地，在输入信号V_in经过放大后，继续通过窄带滤波器、耦合器，最终到达电光调制器完成一次循环，在通过光链路和微波链路完成一次循环后输出的信号可表示为：

其中，α_o为信号通过滤波器与耦合器到达调制器时的插损，为循环一次的相移，G_m＝β₁α_o为微波链路的小信号增益(即第二线性信号增益)，τ为循环一次产生的延时量。G_s＝G_mG_p即为整个微波光链路(OEO开环)的小信号增益(即上述实施例中的第三线性信号增益)，也就是说，如果输入信号非常小(如线性信号)，可忽略公式(5)中V_o的高阶项，即

若无需考虑到整个链路的非线性，G_s即为链路增益。一方面，随着循环次数的增加，信号的幅度值会越来越大；另一方面，系统的非线性效应使得链路增益被压缩，直到增益被压缩为1，此时，振荡信号幅度值不会再发生变化，从而实现了振荡信号的稳定输出。振荡信号功率为令增益为1，将公式(5)化简即可得到计算振荡信号的功率的公式：

$\frac{1}{P_{\mathrm{osc}}}=\frac{1}{P_{\mathrm{osc},\mathrm{MZM}}}+\frac{1}{P_{\mathrm{osc},\mathrm{AMP}}},---\left(7\right)$

其中，

$P_{\mathrm{OSC},\mathrm{MZM}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{\mathrm{GsR}{\left(\frac{\mathrm{\π}}{2V_{\mathrm{\π}}}\right)}^2},---\left(8\right)$

$P_{\mathrm{OSC},\mathrm{AMP}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{1.5\left|{\mathrm{\β}}_3\right|{\mathrm{RG}}_s^3/{\left(G_m\right)}^3},---\left(9\right)$

公式(7)蕴含的物理意义在于：OEO振荡信号的功率由调制器与放大器的非线性共同决定；如果不考虑调制器的非线性，即公式(8)中V_π为无穷大，简化公式(7)为P_OSC＝P_OSC,AMP，即振荡信号功率由放大器的非线性决定；同理，如果不考虑微波放大器的非线性，即公式(9)中β₃为0，简化公式(7)为P_OSC＝P_OSC,MZM，即振荡信号功率由调制器的非线性决定。

由上述分析可知，通过第一非线性参数和第二非线性参数确定的光电振荡器输出信号的功率准确性更高。

需要进一步说明的是，确定光电振荡器的开环增益系数可以包括：按照如下公式确定开环增益系数ε(G_s)， $\mathrm{\ϵ}\left(\mathrm{Gs}\right)=\frac{G_S^3+6V_{\mathrm{\π}}^2{G}_S^5{\mathrm{\β}}_3/{\mathrm{\π}}^2{G}_m^3}{\mathrm{Gs}-1}.$

根据起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据可以包括：通过如下公式计算光电振荡器输出信号的相噪数据：

$L\left(f_m\right)=\mathrm{\ϵ}\left(G_s\right)\·\frac{(k_{B}T\·F+2q{I}_{o}R+\mathrm{RIN}\·{{\mathrm{RI}}_o}^2)}{{8I}_o^{2}R\·[1-\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_m\mathrm{\τ}\right)]}$

其中，f_m为距载波中心频率的频偏，k_BT·F为光电振荡器系统的热噪声，k_B为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，F为微波放大器的噪声系数；为探测器的散弹噪声，q为单位电荷电量，I₀为光电探测器的平均电流，R为匹配阻抗；为微波链路中的激光器相对强度噪声所致的电噪声，RIN为激光器的相对强度噪声，相对强度噪声为激光器输出的光载波的强度噪声。

可选地，基于近似线性理论，OEO的单边带相位噪声为：

$L\left(f_m\right)=\frac{\mathrm{\δ}}{(2-\mathrm{\δ}/\mathrm{\τ})-2\sqrt{1-\mathrm{\δ}/\mathrm{\τ}}\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_m\mathrm{\τ}\right)},---\left(10\right)$

上式中，f_m为距载波中心频率的频偏；δ为系统的噪信比，可表示为：

$\mathrm{\δ}={\mathrm{\ρ}}_N{\mathrm{\β}}_1^2/P_{\mathrm{OSC}},---\left(11\right)$

ρ_N为系统起振噪声，在该实施例中考虑到高斯白噪声，可表示为：

${\mathrm{\ρ}}_N=k_{B}T\·F+2q{I}_{o}R+\mathrm{RIN}\·I_o^{2}R,---\left(12\right)$

其中，k_BT·F为系统的热噪声，k_B为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，F为放大器的噪声系数；为探测器的散弹噪声，q为单位电荷电量，I₀为探测器平均电流，R为匹配阻抗；为激光器相对强度噪声所致的电噪声(简称相对强度噪声)，RIN为激光器的相对强度噪声。一般而言，δ/τ<<1，故公式(10)可简化为：

$L\left(f_m\right)=\frac{\mathrm{\&delta;}}{2-2\cos \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_m\mathrm{\&tau;}\right)},---\left(13\right)$

综合公式(5)、(7)、(11)、(12)与(13)可得到OEO相噪的最终表达式为：

$L\left(f_m\right)=\mathrm{\&epsiv;}\left(G_s\right)\&CenterDot;\frac{(k_{B}T\&CenterDot;F+2q{I}_{o}R+\mathrm{RIN}\&CenterDot;{{\mathrm{RI}}_o}^2)}{{8I}_o^{2}R\&CenterDot;[1-\cos \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_m\mathrm{\&tau;}\right)]}\left(14\right)$

上式中ε(G_s)为开环增益系数，

$\mathrm{\&epsiv;}\left(\mathrm{Gs}\right)=\frac{G_S^3+6V_{\mathrm{\&pi;}}^2{G}_S^5{\mathrm{\&beta;}}_3/{\mathrm{\&pi;}}^2{G}_m^3}{\mathrm{Gs}-1}.---\left(15\right)$

通过上述实施例，无论在增益压缩中是电光调制器的非线性占主导时，还是微波放大器的非线性占主导时，又或是在二者共同作用时，均可以利用推导出来的公式准确描述OEO振荡信号的功率与相噪特征，该实施例克服了传统设计方法只能描述电光调制器主导增益压缩时的OEO工作特性的缺陷，具有较好的工程应用价值。

下面结合图4和图5介绍本发明实施例。

如图4和图5所示的实施例中OEO的基本结构采用图1所示方案，激光器采用1550nm的DFB激光器(Ortel 1772)，并控制其工作在高输出状态，其输出功率为70mW，这是因为，高输出对应着低RIN(即激光器的相对强度噪声)；在该光电振荡器中还设置有后置可调光衰减器，后置可调光衰减器(Variable Optical Attenuator，VOA)能够对输入调制器光功率进行调节，采用本发明实施例的方案能在不改变RIN值的前提下调节输入至调制器前端的光功率；电光调制器采用低V_πMZM(ConvegaLN058)；光电探测器采用大功率注入、高速PIN型探测器(Optilab PD-30)；带通滤波器中心频率为10G，-3dB带宽为18MHz；采用40m SMF-28通信光纤卷做为光延时线，保证OEO振荡信号的单模输出特性。

基于上述实施例中的公式(7)-(9)，结合具体的实验数据，即如图4所示的理论曲线与实验测量数据。图4示出的曲线1为公式(8)的理论曲线，即调制器非线性主导增益压缩时的曲线；曲线2为公式(9)的理论曲线，即放大器非线性主导增益压缩时的曲线；曲线3为公式(7)理论曲线，为调制器与放大器非线性共同主导增益压缩时的曲线。放大器饱和输出功率约为19dBm，而本OEO中采用低V_π调制器，通过对实验结果的数据分析表明，如果不考虑放大器的非线性，其饱和输出功率接近18dBm，在该实验中，调制器与放大器均工作在非线性区，即两者的非线性共同主导增益压缩，而实验数据与曲线3吻合，从而验证了公式(7)的模型的正确性。

由图5所示，采用本申请的技术方案得到的预测数据(即黑色实线501)与实验数据能相吻合，而传统方法预测数据(即黑色虚线503)较实验数据要低3dB左右。

通过上述实施例推导出的公式(7)，能够准确描述OEO振荡信号的功率与相噪特征，OEO振荡信号的功率由调制器与放大器的非线性共同决定，克服了传统设计方法只能描述电光调制器主导增益压缩时的OEO工作特性的缺陷，具有较好的工程应用价值，通过公式(7)计算出来的光电振荡器输出信号的功率数据的精度较高，提高了对OEO的工作性能的准确评估。

通过上述实施例，利用预先建立的电光调制器与微波放大器的非线性模型来对光电振荡器输出信号进行计算，综合考虑到上述两关键非线性器件的非线性特征，采用反馈型振荡器的“近似线性”理论建立新的OEO理论解析模型，得出了上述OEO相噪的计算公式，从而实现了对光电振荡器的工作性能的准确评估。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

图6是根据本发明实施例的获取光电振荡器性能参数的装置的示意图。光电振荡器包括光链路和微波链路，光链路与微波链路相连接，如图6所示，该装置包括：第一获取模块10、处理模块30、提取模块50以及第一确定模块70。

其中，第一获取模块，用于获取光链路输出电信号的第一非线性参数；处理模块，用于通过微波链路中的微波放大器放大电信号得到放大信号；提取模块，用于采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数；第一确定模块，用于基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。

采用本发明，获取光链路输出电信号的第一非线性参数，并采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。在上述实施例中，综合考虑了光链路的电信号和微波放大器的非线性特征，得到的功率数据和相噪数据更准确，从而可以通过功率数据和相噪数据更准确地描述光电振荡器的性能，解决了现有技术中无法准确评估光电振荡器的工作性能的问题，实现了对光电振荡器的工作性能的准确评估的效果。

其中，第一非线性参数可以包括图1中光电振荡器的光链路中元件的性能参数，例如，电光调制器的非线性参数，具体地可以为输入电光调制器的光功率、探测器响应度、电光调制器的插入损耗、匹配阻抗、消光比因子、电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压等等。

在上述实施例中，第一确定模块可以包括：第二获取模块，用于基于第一非线性参数和第二非线性参数获取光链路的第一线性信号增益和微波链路的第二线性信号增益；第二确定模块，用于基于第一线性信号增益和第二线性信号增益确定光电振荡器的整个链路的第三线性信号增益；第一计算模块，用于根据第三线性信号增益和第二线性信号增益计算光电振荡器输出信号的功率数据，并确定光电振荡器的开环增益系数；第三获取模块，用于获取光电振荡器的起振噪声信号；第二计算模块，用于根据起振噪声信号、功率数据以及开环增益系数计算光电振荡器输出信号的相噪数据。

通过上述实施例，分别建立电光调制器与微波放大器的非线性模型，然后综合考虑到电光调制器与微波放大器的非线性特征，采用反馈型振荡器的经典“近似线性”理论建立新的OEO理论解析模型，基于该模型建立了一种新的设计方法，实现对OEO的振荡信号功率与相噪的有效评估与优化。

需要进一步说明的是，电光调制器可以是铌酸锂强度调制器，但不局限于该类型电光调制器。铌酸锂(LiNbO₃)晶体因其具有良好的电光效应，基于M-Z推挽结构(中文名称：马赫-曾德推挽结构，是一种双环推挽结构)的LiNbO₃电光调制器具有较低的半波电压和稳定的物理化学特性，且器件具有较高的响应速率，是OEO设计时首选的电光调制器类型。在OEO中，光电探测器也是一典型的非线性器件，但由于窄线宽、低RIN单模激光器的输出功率较低(商用器件一般不超过100mW)，光载波通过调制器、到达光电探测器前端时功率更低，很难使光电探测器达到饱和，在某些情况下，可以将光电探测器视为理想线性器件。

在上述实施例中，第二非线性参数包括放大信号的电压，其中，提取模块可以包括：第四获取模块，用于按照如下公式获取放大信号的电压V_AM，其中，表示第i阶级数对应的电信号，β_i为微波放大器的泰勒展开式的第i阶级数所对应的参数，其中，β₁为微波放大器的增益参数，i是自然数。

通过使用上述实施例提供的提取模块，利用泰勒级数表示微波放大器的输出信号，可以提取到更准确的第二非线性参数。

在上述实施例中，第二获取模块包括：第三确定模块，用于基于公式确定第一线性信号增益G_P，P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；V_π为电光调制器的半波电压，第一非线性参数包括P_o、ρ、α、R以及V_π；第四确定模块，用于基于公式G_m＝β₁α_o确定第二线性信号增益G_m，α_o为放大信号通过滤波器和耦合器到达电光调制器时的插损，β₁为微波放大器的增益参数，第二非线性参数包括α_o和β₁；第一计算模块可以包括：第五获取模块，用于按照如下公式获取电信号的功率数据P_OSC，其中，微波链路还包括滤波器和耦合器，光链路包括电光调制器和光电探测器， $P_{\mathrm{OSC},\mathrm{MZM}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{\mathrm{GsR}{\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{2V_{\mathrm{\&pi;}}}\right)}^2},P_{\mathrm{OSC},\mathrm{AMP}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{1.5\left|{\mathrm{\&beta;}}_3\right|{\mathrm{RG}}_s^3/{\left(G_m\right)}^3},$ G_s为第三线性信号增益，G_s＝G_mG_p，β₃为微波放大器的泰勒展开式的第三阶级数所对应的参数。

通过上述实施例，可以获取到较为精确的振荡信号的功率数据，从而使得对光电振荡器的工作性能进行的评估更为准确。

在上述实施例中，第一计算模块包括：第五确定模块，用于按照如下公式确定开环增益系数ε(G_s)，第二计算模块包括：第三计算模块，用于通过如下公式计算光电振荡器输出信号的相噪数据：

$L\left(f_m\right)=\mathrm{\&epsiv;}\left(G_s\right)\&CenterDot;\frac{(k_{B}T\&CenterDot;F+2q{I}_{o}R+\mathrm{RIN}\&CenterDot;{{\mathrm{RI}}_o}^2)}{{8I}_o^{2}R\&CenterDot;[1-\cos \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_m\mathrm{\&tau;}\right)]}$ 其中，f_m为距载波中心频率的频偏，k_BT·F为光电振荡器系统的热噪声，k_B为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，F为微波放大器的噪声系数；为探测器的散弹噪声，q为单位电荷电量，I₀为光电探测器的平均电流，R为匹配阻抗；为微波链路中的激光器相对强度噪声所致的电噪声，RIN为激光器的相对强度噪声，相对强度噪声为激光器输出的光载波的强度噪声。

通过上述实施例，无论在增益压缩中是电光调制器的非线性占主导时，还是微波放大器的非线性占主导时，又或是在二者共同作用时，均可以利用推导出来的公式准确描述OEO振荡信号的功率与相噪特征，该实施例克服了传统设计方法只能描述电光调制器主导增益压缩时的OEO工作特性的缺陷，具有较好的工程应用价值。

在上述实施例中，第一非线性参数包括：电信号的电压，其中，第一获取模块包括：第六获取模块，用于按照如下公式获取电信号的电压V_in，

其中，光链路包括电光调制器和光电探测器，V_MW为光电振荡器起振时输入至电光调制器的单频电信号；P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；ζ为消光比因子；V_π为电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压。

通过上述实施例提供的第六获取模块，提取第一非线性参数，再利用第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率，从而可以准确评估光电振荡器的工作性能。

本实施例中所提供的各个模块与方法实施例对应步骤所提供的使用方法相同、应用场景也可以相同。当然，需要注意的是，上述模块涉及的方案可以不限于上述实施例中的内容和场景，且上述模块可以运行在计算机终端或移动终端，可以通过软件或硬件实现。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

采用本发明，获取光链路输出电信号的第一非线性参数，并采用泰勒级数提取微波放大器输出的放大信号的第二非线性参数，基于第一非线性参数和第二非线性参数确定光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。综合考虑了光链路的电信号和微波放大器的非线性特征，得到的功率数据和相噪数据更准确，从而可以通过功率数据和相噪数据更准确地描述光电振荡器的性能，解决了现有技术中无法准确评估光电振荡器的工作性能的问题，实现了对光电振荡器的工作性能的准确评估的效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

Claims (12)

1.一种获取光电振荡器性能参数的方法，其特征在于，所述光电振荡器包括光链路和微波链路，所述光链路与所述微波链路相连接，其中，所述方法包括：

获取所述光链路输出电信号的第一非线性参数；

通过所述微波链路中的微波放大器放大所述电信号得到放大信号；

采用泰勒级数提取所述微波放大器输出的所述放大信号的第二非线性参数；

基于所述第一非线性参数和所述第二非线性参数确定所述光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第一非线性参数和所述第二非线性参数确定所述光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据包括：

基于所述第一非线性参数和所述第二非线性参数获取所述光链路的第一线性信号增益和所述微波链路的第二线性信号增益；

基于所述第一线性信号增益和所述第二线性信号增益确定所述光电振荡器的整个链路的第三线性信号增益；

根据所述第三线性信号增益和所述第二线性信号增益计算所述光电振荡器输出信号的功率数据，并确定所述光电振荡器的开环增益系数；

获取所述光电振荡器的起振噪声信号；

根据所述起振噪声信号、所述功率数据以及所述开环增益系数计算所述光电振荡器输出信号的相噪数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二非线性参数包括所述放大信号的电压，其中，采用泰勒级数提取所述微波放大器输出的所述放大信号的第二非线性参数包括：

按照如下公式获取所述放大信号的电压V_AM，

$V_{\mathrm{AM}}=\underset{i=1}{\overset{+\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&beta;}}_i{V}_{\mathrm{in}}^i,$

其中，表示第i阶级数对应的所述电信号，所述β_i为所述微波放大器的泰勒展开式的第i阶级数所对应的参数，其中，β₁为所述微波放大器的增益参数，i是自然数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

基于所述第一非线性参数和所述第二非线性参数获取所述光链路的第一线性信号增益G_P和所述微波链路的第二线性信号增益G_m包括：

基于公式确定所述第一线性信号增益G_P，P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为所述电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；V_π为所述电光调制器的半波电压，所述第一非线性参数包括所述P_o、所述ρ、所述α、所述R以及所述V_π；

基于公式G_m＝β₁α_o确定所述第二线性信号增益G_m，α_o为所述放大信号通过滤波器和耦合器到达所述电光调制器时的插损，β₁为所述微波放大器的增益参数，所述第二非线性参数包括所述α_o和所述β₁；

根据所述第三线性信号增益和所述第二线性信号增益计算所述光电振荡器输出信号的功率数据包括：按照如下公式获取所述电信号的功率数据P_OSC，

$\frac{1}{P_{\mathrm{osc}}}=\frac{1}{P_{\mathrm{osc},\mathrm{MZM}}}+\frac{1}{P_{\mathrm{osc},\mathrm{AMP}}},$

其中，微波链路还包括滤波器和耦合器，所述光链路包括电光调制器和光电探测器， $P_{\mathrm{OSC},\mathrm{MZM}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{\mathrm{GsR}{\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{2V_{\mathrm{\&pi;}}}\right)}^2},P_{\mathrm{OSC},\mathrm{AMP}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{1.5\left|{\mathrm{\&beta;}}_3\right|R{G}_s^3/{\left(G_m\right)}^3},$ G_s为所述第三线性信号增益，G_s＝G_mG_p，β₃为所述微波放大器的泰勒展开式的第三阶级数所对应的参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

确定所述光电振荡器的开环增益系数包括：按照如下公式确定所述开环增益系数ε(G_s)， $\mathrm{\&epsiv;}\left(\mathrm{Gs}\right)=\frac{G_S^3+6V_{\mathrm{\&pi;}}^2{G}_S^5{\mathrm{\&beta;}}_3/{\mathrm{\&pi;}}^2{G}_m^3}{\mathrm{Gs}-1};$

根据所述起振噪声信号、所述功率数据以及所述开环增益系数计算所述光电振荡器输出信号的相噪数据包括：

通过如下公式计算所述光电振荡器输出信号的相噪数据：

$L\left(f_m\right)=\mathrm{\&epsiv;}\left(G_s\right)\&CenterDot;\frac{(k_{B}T\&CenterDot;F+2q{I}_{o}R+\mathrm{RIN}\&CenterDot;R{I_o}^2)}{8I_o^{2}R\&CenterDot;[1-\cos \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_m\mathrm{\&tau;}\right)]},$

其中，f_m为距载波中心频率的频偏，k_BT·F为所述光电振荡器系统的热噪声，k_B为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，F为所述微波放大器的噪声系数；为探测器的散弹噪声，q为单位电荷电量，I₀为所述光电探测器的平均电流，R为匹配阻抗；为所述微波链路中的激光器相对强度噪声所致的电噪声，RIN为激光器的相对强度噪声，所述相对强度噪声为所述激光器输出的光载波的强度噪声。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一非线性参数包括：所述电信号的电压，其中，获取所述光链路输出电信号的第一非线性参数包括：

按照如下公式获取所述电信号的电压V_in，

$V_{\mathrm{in}}=\frac{1}{2}{P}_o\mathrm{\&rho;\&alpha;R}[1+\mathrm{\&zeta;}\cos \mathrm{\&pi;}(\frac{V_{\mathrm{MW}}}{V_{\mathrm{\&pi;}}}+\frac{V_B}{V_{\mathrm{\&pi;}}})],$

其中，所述光链路包括电光调制器和光电探测器，V_MW为所述光电振荡器起振时输入至所述电光调制器的单频电信号；P_o为输入所述电光调制器的光功率；ρ为所述光电探测器的响应度；α为所述电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；ζ为消光比因子；V_π为所述电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压。

7.一种获取光电振荡器性能参数的装置，其特征在于，所述光电振荡器包括光链路和微波链路，所述光链路与所述微波链路相连接，其中，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取所述光链路输出电信号的第一非线性参数；

处理模块，用于通过所述微波链路中的微波放大器放大所述电信号得到放大信号；

提取模块，用于采用泰勒级数提取所述微波放大器输出的所述放大信号的第二非线性参数；

第一确定模块，用于基于所述第一非线性参数和所述第二非线性参数确定所述光电振荡器输出信号的功率数据和相噪数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第二获取模块，用于基于所述第一非线性参数和所述第二非线性参数获取所述光链路的第一线性信号增益和所述微波链路的第二线性信号增益；

第二确定模块，用于基于所述第一线性信号增益和所述第二线性信号增益确定所述光电振荡器的整个链路的第三线性信号增益；

第一计算模块，用于根据所述第三线性信号增益和所述第二线性信号增益计算所述光电振荡器输出信号的功率数据，并确定所述光电振荡器的开环增益系数；

第三获取模块，用于获取所述光电振荡器的起振噪声信号；

第二计算模块，用于根据所述起振噪声信号、所述功率数据以及所述开环增益系数计算所述光电振荡器输出信号的相噪数据。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二非线性参数包括所述放大信号的电压，其中，所述提取模块包括：

第四获取模块，用于按照如下公式获取所述放大信号的电压V_AM，

$V_{\mathrm{AM}}=\underset{i=1}{\overset{+\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&beta;}}_i{V}_{\mathrm{in}}^i,$

其中，表示第i阶级数对应的所述电信号，所述β_i为所述微波放大器的泰勒展开式的第i阶级数所对应的参数，其中，β₁为所述微波放大器的增益参数，i是自然数。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述第二获取模块包括：第三确定模块，用于基于公式确定所述第一线性信号增益G_P，P_o为输入电光调制器的光功率；ρ为光电探测器的响应度；α为所述电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；V_π为所述电光调制器的半波电压，所述第一非线性参数包括所述P_o、所述ρ、所述α、所述R以及所述V_π；第四确定模块，用于基于公式G_m＝β₁α_o确定所述第二线性信号增益G_m，α_o为所述放大信号通过滤波器和耦合器到达所述电光调制器时的插损，β₁为所述微波放大器的增益参数，所述第二非线性参数包括所述α_o和所述β₁；

所述第一计算模块包括：第五获取模块，用于按照如下公式获取所述电信号的功率数据P_OSC，

$\frac{1}{P_{\mathrm{osc}}}=\frac{1}{P_{\mathrm{osc},\mathrm{MZM}}}+\frac{1}{P_{\mathrm{osc},\mathrm{AMP}}},$

其中，微波链路还包括滤波器和耦合器，所述光链路包括电光调制器和光电探测器， $P_{\mathrm{OSC},\mathrm{MZM}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{\mathrm{GsR}{\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{2V_{\mathrm{\&pi;}}}\right)}^2},P_{\mathrm{OSC},\mathrm{AMP}}=\frac{\mathrm{Gs}-1}{1.5\left|{\mathrm{\&beta;}}_3\right|R{G}_s^3/{\left(G_m\right)}^3},$ G_s为所述第三线性信号增益，G_s＝G_mG_p，β₃为所述微波放大器的泰勒展开式的第三阶级数所对应的参数。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述第一计算模块包括：第五确定模块，用于按照如下公式确定所述开环增益系数ε(G_s)， $\mathrm{\&epsiv;}\left(\mathrm{Gs}\right)=\frac{G_S^3+6V_{\mathrm{\&pi;}}^2{G}_S^5{\mathrm{\&beta;}}_3/{\mathrm{\&pi;}}^2{G}_m^3}{\mathrm{Gs}-1};$

所述第二计算模块包括：第三计算模块，用于通过如下公式计算所述光电振荡器输出信号的相噪数据：

$L\left(f_m\right)=\mathrm{\&epsiv;}\left(G_s\right)\&CenterDot;\frac{(k_{B}T\&CenterDot;F+2q{I}_{o}R+\mathrm{RIN}\&CenterDot;R{I_o}^2)}{8I_o^{2}R\&CenterDot;[1-\cos \left(2\mathrm{\&pi;}{f}_m\mathrm{\&tau;}\right)]},$

其中，f_m为距载波中心频率的频偏，k_BT·F为所述光电振荡器系统的热噪声，k_B为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，F为所述微波放大器的噪声系数；为探测器的散弹噪声，q为单位电荷电量，I₀为所述光电探测器的平均电流，R为匹配阻抗；为所述微波链路中的激光器相对强度噪声所致的电噪声，RIN为激光器的相对强度噪声，所述相对强度噪声为所述激光器输出的光载波的强度噪声。

12.根据权利要求7至11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一非线性参数包括：所述电信号的电压，其中，所述第一获取模块包括：

第六获取模块，用于按照如下公式获取所述电信号的电压V_in，

$V_{\mathrm{in}}=\frac{1}{2}{P}_o\mathrm{\&rho;\&alpha;R}[1+\mathrm{\&zeta;}\cos \mathrm{\&pi;}(\frac{V_{\mathrm{MW}}}{V_{\mathrm{\&pi;}}}+\frac{V_B}{V_{\mathrm{\&pi;}}})],$

其中，所述光链路包括电光调制器和光电探测器，V_MW为所述光电振荡器起振时输入至所述电光调制器的单频电信号；P_o为输入所述电光调制器的光功率；ρ为所述光电探测器的响应度；α为所述电光调制器的插入损耗；R为匹配阻抗；ζ为消光比因子；V_π为所述电光调制器的半波电压；V_B为直流偏置电压。