CN106374324A - 基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统 - Google Patents

Abstract

一种基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，包括：一可调谐激光器，和依序环形连接的偏振调制器、耦合器、第一偏振控制器、第一起偏器，其输入端接第一偏振控制器的另一端、光带通滤波器，其输入端接第一起偏器的输出端、单模光纤、第一光电探测器、第一电放大器，以及与耦合器依序连接的第二偏振控制器、第二起偏器、第二光电探测器和第二电放大器。本发明可以实现光电振荡器产生的微波信号二倍频和可调谐。

Description

基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统

技术领域

本发明属于微波光子学技术领域，特别涉及一种基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统。

背景技术

微波光子学是一门交叉科学，其领域涉及微波、光学、光通信技术等，主要研究基于光学方法的微波信号产生、处理、传输等。微博光子学已经被广泛的应用于雷达系统、光传输网络、光载无线等技术领域。

光电振荡器产生的微波信号具有低噪声、高频率稳定度的品质。其基本原理是激光被送入调制器，经过调制后接光纤延时，后接入高速光电探测器，通过窄带滤波器将射频信号过滤并通过电放大器放大，并被送回光调制器形成一个自激震荡回路。其中窄带滤波器可以是电滤波器，也可以是微波光子滤波器。

以往使用电滤波器搭建的光电振荡器系统选出的微波信号受限于电滤波器不可调谐性，是固定的，这不利于光电振荡器的应用。通过微波光子学方法搭建微波光子滤波器，可以实现滤波器中心频率和带宽调谐，从而使光电振荡器系统选出的微波信号可调。同时，由于受限制于调制器带宽不足，光电振荡器系统产生的微波信号范围也受到影响。微波光子二倍频技术则突破的调制器带宽影响，使得产生的微波信号范围可以达到之前的两倍，极大的增加了微波信号的调谐范围。

发明内容

有鉴于此，本发明主要目的是提供一种基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，以实现光电振荡器产生的微波信号二倍频和可调谐。

为达到上述目的，本发明提供了一种一种基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，包括：

一可调谐激光器，作为系统输入光源；

一偏振调制器，其端口1接可调谐激光器的输出端，其输入光信号为可调谐激光器的输出；

一耦合器，其输入端接偏振调制器的端口2，将偏振调制器输出的光信号一分为二；

一第一偏振控制器，其一端接耦合器的一输出端；

一第一起偏器，其输入端接第一偏振控制器的另一端；

一光带通滤波器，其输入端接第一起偏器的输出端；

一单模光纤，其一端接光带通滤波器的输出端；

一第一光电探测器，其输入端接单模光纤的另一端；

一第一电放大器，用于把第一光电探测器得到的信号放大，其输入端接第一光电探测器的输出端，该第一电放大器的输出端口3接偏振调制器的射频信号输入端；

一第二偏振控制器，其一端接耦合器的另一输出端；

一第二起偏器，其输入端接第二偏振控制器的输出端；

一第二光电探测器，其输入端接第二起偏器的输出端；

一第二电放大器，其输入端为光电探测器输出端，其输出作为整个系统的射频信号输出。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，可以实现可调谐光电振荡器。

2、本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，可以实现二倍频光电振荡器。

3、本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，仅仅使用一个可调谐激光器和偏振调制器，极大的节省了光电振荡器成本。

附图说明

为了进一步说明本发明的内容，下面结合说明书附图对本发明作详细的阐述，其中：

图1是本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统系统示意图。

图2是本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统系统产生的二倍频微波信号。

图3是本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统系统产生的可调谐微波信号。

具体实施方式

请参阅图1至3所示，本发明提供一种基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，包括：

一可调谐激光器1，作为系统输入光源。整个系统光源要求输出功率、波长保持稳定，线宽要窄，这有利于产生优质的微波信号；

一偏振调制器2，其端口1接可调谐激光器1的输出端，其输入光信号为可调谐激光器1的输出。偏振调制器是两个垂直角度上的相位调制器，在本系统中通过后加第一起偏器5和第二起偏器11可以控制偏振调制器2的起偏角度，可以使得偏振调制器2等效为强度调制器或者相位调制器，从而实现光电振荡器起震和震荡环外微波二倍频；

一耦合器3，其输入端接偏振调制器2的端口2，将偏振调制器2输出的光信号一分为二，其中一路进入光电震荡环路，产生微波信号，另一路进环外用于产生微波二倍频信号。其中环内需要的光功率较高，所以耦合器分光比可以偏离一比一，更高部分接环内；

一第一偏振控制器4，其一端接耦合器3的一输出端，用于控制整个环内偏振态；

一第一起偏器5，其输入端接第一偏振控制器4的另一端，用于调节环内起偏角度；

一光带通滤波器6，其输入端接第一起偏器5的输出端，光带通滤波器要求波长和带宽保持稳定，通过调节其带宽实现环内微波信号的调谐；

一单模光纤7，其一端接光带通滤波器6输出端，该单模光纤7的长度为100-400米，单模光纤的长度影响了微波信号调谐的精细程度；

一第一光电探测器8，其输入端接单模光纤7的另一端，采集光电震荡环内得到的微波信号；

一第一电放大器9，用于把第一光电探测器8得到的信号放大，其输入端接第一光电探测器8的输出端，该第一电放大器9的输出端口3接偏振调制器2的射频信号输入端；

一第二偏振控制器10，其一端接耦合器3的另一输出端，通过调节偏振控制器10可以实现强度调制器载波抑制；

一第二起偏器11，其输入端接第二偏振控制器10的输出端；

一第二光电探测器12，其输入端接第二起偏器11的输出端；

一第二电放大器13，其输入端为光电探测器12输出端，其输出作为整个系统的射频信号输出。

其中所述可调谐激光器1、偏振调制器2、耦合器3、第一偏振控制器4、第一起偏器5、光带通滤波器6、单模光纤7、第一光电探测器8和第一电放大器9组成光电振荡器系统。通过调谐带通滤波器6带宽，该系统能产生可调谐的微波信号，此微波信号经偏振调制器2调制同过耦合器3分光再进入光电震荡环外用于产生二倍频微波信号。

其中可调谐激光器1、偏振调制器2、耦合器3、第一偏振控制器4、第一起偏器5和光带通滤波器6组成微波光子滤波器，第一起偏器5起偏角度与偏振调制器2的X轴夹角为0°，这样偏振调制器2被等效为一相位调制器。该微波光子滤波器的中心频率为光带通滤波器6带宽的二分之一，其带宽为可调谐激光器1与光带通滤波器6频率差的2倍。

其中可调谐激光器1、偏振调制器2、耦合器3、第二偏振控制器10、第二起偏器11、第二光电探测器12和第二电放大器13组成微波二倍频系统。其中第二起偏器11起偏角度与偏振调制器2的X轴夹角为45°，此时偏振调制器2被等效为强度调制器。

图2所示为本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，该系统产生的二倍频微波信号，频率为20GHZ。通过调节第二偏振控制器10使得载波信号被抑制，从图中可以看出二倍频信号比一倍频信号功率高21.7dB。图3是本发明提供的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统系统产生的可调谐微波信号汇总，是通过调节光带通滤波器6的中心频率与带宽，得到的多根功率相近频率不等的微波二倍频信号，产生的微波信号频率范围为9.5GHZ至32.8GHZ。

其中，本文所述的可调谐激光器1作为整个系统光源，其输出端接偏振调制器2并为其提供光载波输入。偏振调制器2相当于两个垂直角度的相位调制器。偏振调制器2输出通过耦合器3一分为二，两路分别形成光电振荡环路系统和倍频输出系统。在震荡环路内，耦合器3输出接第一偏振控制器4，偏振控制器可以调节光路偏振态。第一起偏器5起偏角度与偏振调制器2一个轴平行，这样偏振调制器2等效为一个相位调制器。第一起偏器5输出接光带通滤波器6，精细控制其中心波长使其波长与可调谐激光器1波长有微小失谐，这样可调谐激光器1、偏振调制器2、耦合器3、第一偏振控制器4、第一起偏器5、光带通滤波器6组成微波光子滤波器。其中微波光子滤波器的中心波长与带宽由光带通滤波器6带宽与波长失谐量决定。通过调节光带通滤波器的中心波长和带宽，我们可以得到通频带不同的可调谐窄带微波光子滤波器。由光带通滤波器6输出经过300米长单模光纤7延时，进入第一光电探测器8中，可以得到窄带微波光子滤波器滤出的微波信号。第一电放大器9将光电探测器8中获得的微波信号放大并作为偏振调制器2的微波信号输入，从而形成光电震荡环路。在振荡器环外，耦合器3另一路输出接第二偏振控制器10。第二起偏器11接于第二偏振控制器10之后，第二起偏器11的起偏角度与偏振调制器2每个轴呈45°，这样偏振调制器2、第二偏振控制器10、第二起偏器11可以等效为强度调制器。通过调节第二偏振控制器10可以实现等效的强度调制器载波抑制，进入第二光电探测器12可以得到二倍频微波信号，经由第二电放大器13放大后作为系统微波信号输出端。

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 (7)

1.一种基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，包括：

一可调谐激光器，作为系统输入光源；

一偏振调制器，其端口1接可调谐激光器的输出端，其输入光信号为可调谐激光器的输出；

一耦合器，其输入端接偏振调制器的端口2，将偏振调制器输出的光信号一分为二；

一第一偏振控制器，其一端接耦合器的一输出端；

一第一起偏器，其输入端接第一偏振控制器的另一端；

一光带通滤波器，其输入端接第一起偏器的输出端；

一单模光纤，其一端接光带通滤波器的输出端；

一第一光电探测器，其输入端接单模光纤的另一端；

一第一电放大器，用于把第一光电探测器得到的信号放大，其输入端接第一光电探测器的输出端，该第一电放大器的输出端口3接偏振调制器的射频信号输入端；

一第二偏振控制器，其一端接耦合器的另一输出端；

一第二起偏器，其输入端接第二偏振控制器的输出端；

一第二光电探测器，其输入端接第二起偏器的输出端；

一第二电放大器，其输入端为光电探测器输出端，其输出作为整个系统的射频信号输出。

2.根据权利要求1所述的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，其中所述可调谐激光器、偏振调制器、耦合器、第一偏振控制器、第一起偏器、光带通滤波器、单模光纤、第一光电探测器和第一电放大器组成光电振荡器系统。

3.根据权利要求2所述的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，其中可调谐激光器、偏振调制器、耦合器、第一偏振控制器、第一起偏器和光带通滤波器组成微波光子滤波器；该微波光子滤波器的中心频率为光带通滤波器带宽的二分之一，其带宽为可调谐激光器与光带通滤波器频率差的2倍。

4.根据权利要求1所述的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，其中可调谐激光器、偏振调制器、耦合器、第二偏振控制器、第二起偏器、第二光电探测器和第二电放大器组成微波二倍频系统。

5.根据权利要求2所述的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，其中第一起偏器起偏角度与偏振调制器的X轴夹角为0°。

6.根据权利要求3所述的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，其中第二起偏器起偏角度与偏振调制器的X轴夹角为45°。

7.根据权利要求1所述的基于偏振调制器的可调谐二倍频光电振荡器系统，其中单模光纤的长度为100-400米。