CN106970376B - 可调谐多普勒频移装置及方法 - Google Patents

可调谐多普勒频移装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106970376B
CN106970376B CN201710144156.0A CN201710144156A CN106970376B CN 106970376 B CN106970376 B CN 106970376B CN 201710144156 A CN201710144156 A CN 201710144156A CN 106970376 B CN106970376 B CN 106970376B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
angular frequency
modulator
frequency
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710144156.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106970376A (zh
Inventor
刘建国
王岭
杨成悟
祝宁华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jialun Technology Co ltd
Shandong Zhongkejilian Optoelectronic Integrated Technology Research Institute Co ltd
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN201710144156.0A priority Critical patent/CN106970376B/zh
Publication of CN106970376A publication Critical patent/CN106970376A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106970376B publication Critical patent/CN106970376B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4804—Auxiliary means for detecting or identifying lidar signals or the like, e.g. laser illuminators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0044—Control loops for carrier regulation
    • H04L2027/0063—Elements of loops
    • H04L2027/0065—Frequency error detectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种可调谐多普勒频移装置及方法，该装置包括：第一调制器，其光输入端接收一角频率为ω1的第一激光，其射频输入端接收第一微波信号，用于将所述第一激光调制为角频率为ω2的第二激光并输出；以及第二调制器，其光输入端接收所述第二激光，其射频输入端接收第二微波信号，用于将所述第二激光调制为角频率为ω3的第三激光并输出。

Description

可调谐多普勒频移装置及方法
技术领域
本发明属于光电子领域，特别涉及基于一种可调谐多普勒频移装置及方法。
背景技术
具有宽带线性调节能力的窄线宽激光光源在合成孔径激光雷达、卫星通信、相干光通信、高分辨率光谱、微波信号的光学产生等前沿学科和高科技领域有重要的应用需求。举例来说，多普勒激光雷达系统广泛应用于军事和气象领域。多普勒雷达系统中通常采用边缘检测法得到所测目标的散射信号的频移量，为了判断频移方向，需要在测量光路中加上固定的频移，该频移量的大小决定了激光雷达最大测量速度。因此，如何做到对激光进行高精度、功率可调节的移频显得尤为重要。
发明内容
鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种可调谐多普勒频移装置及方法。
申请人发现由于光滤波器边沿并不完全陡峭，单次滤波进行小频率间隔移频时，载波和边带之间间隔过小，难以通过滤波分离，所以单次调制再滤波是无法实现小频率间隔频移的，本发明通过两次移频，可实现激光频率附近的小范围移频，另外通过改变激光器自身的参数(电流或温度)进行调谐，需要数十个振荡周期才能稳定输出，在稳定输出之前会有功率和频率的抖动，这种抖动会导致激光器的线宽展宽，激光器的噪声也会变大，而使用宽带调制器对激光进行载波抑制单边带调制，就可实现快速稳定的移频。
根据本发明的一个方面，提供了一种可调谐多普勒频移装置，包括：第一调制器，其光输入端接收一角频率为ω1的第一激光，其射频输入端接收第一微波信号，用于将所述第一激光调制为角频率为ω2的第二激光并输出；以及第二调制器，其光输入端接收所述第二激光，其射频输入端接收第二微波信号，用于将所述第二激光调制为角频率为ω3的第三激光并输出。
根据本发明的另一方面，提供了一种可调谐多普勒频移方法，包括以下步骤：采用第一调制器利用第一微波信号将角频率为ω1的第一激光调制为角频率为ω2的第二激光并输出；以及采用第二调制器利用第二微波信号将角频率为ω2的第二激光调制为角频率为ω3的第三激光并输出。
从上述技术方案可以看出，本发明至少具有以下有益效果之一：
(1)通过两次移频，可实现激光频率附近的小范围移频；
(2)利用载波抑制单边带调制对激光进行移频，实现快速稳定的调频并最大程度上保留有效功率，通过控制可调谐微波源输出微波频率随时间线性变化，实现窄线宽激光输出频率的线性可调谐；
(3)设置滤波器去除非频移激光。
附图说明
图1为本发明一实施例可调谐多普勒频移装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例可调谐多普勒频移方法的频移示意图；
图3为本发明另一实施例可调谐多普勒频移方法的流程图。
具体实施方式
本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供一种可调谐多普勒频移装置，包括：第一调制器，其光输入端接收一角频率为ω1的第一激光，其射频输入端接收第一微波信号，用于将所述第一激光调制为角频率为ω2的第二激光并输出；以及第二调制器，其光输入端接收所述第二激光，其射频输入端接收第二微波信号，用于将所述第二激光调制为角频率为ω3的第三激光并输出，通过两次移频，可实现激光频率附近的小范围移频。
图1为本发明一实施例的可调谐多普勒频移装置的结构示意图，如图1所示，可调谐多普勒频移装置10包括：激光源1、第一可调微波源2、第一调制器3、第一光滤波器4、光放大器5、可调光衰减器6、第二可调微波源7、第二调制器8以及第二光滤波器9。
其中激光源1是半导体激光器或者光纤激光器，输出激光角频率为ω1，第一可调微波源2，输出第一微波信号角频率为ω0，第一调制器3，其光输入端与激光器1的输出端相接，其射频输入端与第一可调微波源2的输出端相接，用于将从激光源1产生的激光信号的能量由ω1移动到ω2＝ω1+ω0，本实施例中第一调制器3采用双平衡马赫曾德尔调制器(DPMZM)，来对激光信号进行载波抑制单边带调制，最大程度上保留有效功率，只需控制可调谐微波源输出微波频率随时间线性变化，就可以实现窄线宽激光输出频率的线性可调谐，并且利用载波抑制单边带调制对激光进行移频，可实现大范围内的调频，调频范围与所使用调制器的带宽相关，对于调制器来说，可达数十吉赫兹(GHz)。在其他实施例中第一调制器3还可以采用强度调制器、相位调制器或者偏振调制器均能获得相似的效果，但在激光能量利用率上比DPMZM要差。第一光滤波器4，其输入端与第一调制器3的输出端相接，用于将光谱中除了ω2的所有分量滤除，实现激光信号角频率频移至ω2。
光放大器5，其输入端与第一光滤波器4的输出端相接，用于将滤波之后的激光进行放大，得到放大后的角频率为ω2的激光，可调光衰减器6的输入端与光放大器5的输出端相接，用于调节角频率为ω2的激光的功率，将角频率为ω2的激光的功率调节至合适大小，并间接实现可调谐多普勒频移装置最后输出激光信号的功率调节，光放大器5和可调光衰减器6共同构成功率控制模块，用于控制激光信号的功率；
第二可调微波源7，用于产生可调频率为ω0±ωm的第二微波信号，第二调制器8，其光输入端与可调光衰减器6的输出端相接，其射频输入端与第二可调微波源7的输出端相接，其用于进行载波抑制单边带调制，将从可调光衰减器6出射激光的能量由ω2移动至ω3＝ω1±ωm处，本实施例中第二调制器8亦采用双平衡马赫曾德尔调制器(DPMZM)，来对激光信号进行载波抑制单边带调制，最大程度上保留有效功率，只需控制可调谐微波源输出微波频率随时间线性变化，就可以实现窄线宽激光输出频率的线性可调谐。在其他实施例中第二调制器8还可以采用强度调制器、相位调制器或者偏振调制器。第二光滤波器9，其光输入端与第二调制器8的光输出端相接，用于滤除光谱上角频率除开ω3的所有频率分量，最终输出角频率为ω3的激光，实现激光信号角频率频移至ω3，ω3可以与ω1相差较小，即实现了小频率间隔移频。
本发明中，第一光滤波器4、第二光滤波器9、光放大器5以及可调光衰减器6均不是必须的，在其他实施例中，该些部件可以选择性省略或更换设置位置，例如光放大器5以及可调光衰减器6可以设置在第二光滤波器9之后用于控制第三激光的输出功率。
在本发明的其他实施例中，载波抑制单边带调制方式也可以换成相位调制、强度调制和载波抑制双边带调制等。
本发明另一实施例提供一种可调谐多普勒频移方法，图2为本发明另一实施例可调谐多普勒频移方法中频率改变示意图，图3本发明另一实施例可调谐多普勒频移方法流程图，该可调谐多普勒频移方法为利用上述该些实施例提供的可调谐多普勒频移装置，具体包括以下步骤，如图2、3所示：
S101：采用第一调制器利用第一微波信号将角频率为ω1的第一激光调制为角频率为ω2的第二激光并输出；
S102：滤除角频率为ω2的第二激光以外的其他分量；
S103：调节第二激光的功率；
S104：采用第二调制器利用第二微波信号将角频率为ω2的第二激光调制为角频率为ω3的第三激光并输出；
S105：滤除角频率为ω3的第三激光以外的其他分量。
本实施例中功率调节步骤用于调节第二激光的功率，在其他实施例中可以采用调节第三激光的功率来代替。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。
还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。
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，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。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

Claims (7)

1.一种可调谐多普勒频移装置，其特征在于，包括：
第一调制器，其光输入端接收一角频率为ω1的第一激光，其射频输入端接收第一微波信号，用于将所述第一激光调制为角频率为ω2的第二激光并输出；
第二调制器，其光输入端接收所述第二激光，其射频输入端接收第二微波信号，用于将所述第二激光调制为角频率为ω3的第三激光并输出，
第一光滤波器，接收所述第一调制器的输出，滤除角频率为ω2的第二激光以外的其他分量；以及
第二光滤波器，接收所述第二调制器的输出，滤除角频率为ω3的第三激光以外的其他分量，
其中，所述第一微波信号角频率为ω0，所述第二激光角频率ω2＝ω1+ω0，以及所述第二微波信号角频率为ω0±ωm，所述第三激光角频率ω3＝ω1±ωm。
2.根据权利要求1所述的可调谐多普勒频移装置，其特征在于，所述第一调制器与第二调制器中至少一个为双平衡马赫曾德尔调制器；和/或
所述第一调制器与第二调制器中至少一个采用载波抑制单边带调制方式。
3.根据权利要求1所述的可调谐多普勒频移装置，其特征在于，还包括：
激光源，用于输出所述第一激光；
第一可调微波源，用于输出所述第一微波信号；和/或
第二可调微波源，用于输出所述第二微波信号。
4.根据权利要求1所述的可调谐多普勒频移装置，其特征在于，还包括：
功率控制模块，设置在两调制器之间和/或第二调制器后，用于控制所述第二激光和/或第三激光的功率。
5.根据权利要求4所述的可调谐多普勒频移装置，其特征在于，所述功率控制模块包括光放大器和/或可调光衰减器。
6.一种可调谐多普勒频移方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用第一调制器利用第一微波信号将角频率为ω1的第一激光调制为角频率为ω2的第二激光并输出；
滤除角频率为ω2的第二激光以外的其他分量；
采用第二调制器利用第二微波信号将角频率为ω2的第二激光调制为角频率为ω3的第三激光并输出；
滤除角频率为ω3的第三激光以外的其他分量，
其中，所述第一微波信号角频率为ω0，所述第二激光角频率ω2＝ω1+ω0，以及所述第二微波信号角频率为ω0±ωm，所述第三激光角频率ω3＝ω1±ωm。
7.根据权利要求6所述的可调谐多普勒频移方法，其特征在于：在至少一滤波步骤之后，调整滤波后激光功率。
CN201710144156.0A 2017-03-10 2017-03-10 可调谐多普勒频移装置及方法 Active CN106970376B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710144156.0A CN106970376B (zh) 2017-03-10 2017-03-10 可调谐多普勒频移装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710144156.0A CN106970376B (zh) 2017-03-10 2017-03-10 可调谐多普勒频移装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106970376A CN106970376A (zh) 2017-07-21
CN106970376B true CN106970376B (zh) 2019-12-03

Family

ID=59329665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710144156.0A Active CN106970376B (zh) 2017-03-10 2017-03-10 可调谐多普勒频移装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106970376B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114879218A (zh) * 2022-05-07 2022-08-09 南京航空航天大学 激光与射频复合雷达探测方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102183303A (zh) * 2011-02-23 2011-09-14 上海大学 基于循环移频方式的梳状谱发生系统及方法
CN102255222A (zh) * 2011-02-21 2011-11-23 深圳大学 基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器
CN103152105A (zh) * 2013-01-23 2013-06-12 清华大学 一种基于单边带调制和循环移频的扫频源
CN105591271A (zh) * 2016-02-29 2016-05-18 中国科学院半导体研究所 可宽带线性调频窄线宽激光装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2936671B1 (fr) * 2008-09-26 2010-11-05 Commissariat Energie Atomique Methode d'etalement spectral d'un signal a bande etroite
CN103441802A (zh) * 2013-04-23 2013-12-11 上海大学 基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统及其应用方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255222A (zh) * 2011-02-21 2011-11-23 深圳大学 基于调制器移频和循环移频的宽带调谐太赫兹波发生器
CN102183303A (zh) * 2011-02-23 2011-09-14 上海大学 基于循环移频方式的梳状谱发生系统及方法
CN103152105A (zh) * 2013-01-23 2013-06-12 清华大学 一种基于单边带调制和循环移频的扫频源
CN105591271A (zh) * 2016-02-29 2016-05-18 中国科学院半导体研究所 可宽带线性调频窄线宽激光装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106970376A (zh) 2017-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110572214B (zh) 一种基于光注入锁定的频率调制信号产生的方法
CN103166706B (zh) 基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置
CN105591271B (zh) 可宽带线性调频窄线宽激光装置
CN103986051B (zh) 窄线宽激光大范围频率快速调谐的装置
CN102368582A (zh) 一种基于激光波长调节的频率宽带可调光电振荡器
Liu et al. Photonic measurement of microwave frequency using a silicon microdisk resonator
CN103955028A (zh) 一种宽带可调谐单通带微波光子滤波器产生系统
CN104330940B (zh) 基于超宽带光频率梳产生奈奎斯特光脉冲的装置
CN106100748B (zh) 利用相位调制器和可调谐色散器生成微波波形的方法
CN103095378A (zh) 基于pid的de-mzm自动偏置控制装置及控制方法
Li et al. High-efficiency photonic microwave downconversion with full-frequency-range coverage
CN104601240B (zh) 基于硫系玻璃光纤四波混频效应的毫米波生成系统及方法
CN107733529B (zh) 一种三角波和方波信号光学产生与传输装置和方法
CN102751644A (zh) 基于受激布里渊散射效应的宽带连续可调谐光电振荡器
CN104051935A (zh) 基于光电振荡器的四倍频微波信号产生装置
CN105337144A (zh) 基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成系统及方法
CN113078548A (zh) 一种基于延迟差分前馈的激光器稳频装置及其方法
CN104242020A (zh) 低相噪的新型光电振荡器
CN106299977A (zh) 基于相位调制的二倍频光电振荡器的装置及方法
CN204886978U (zh) 一种无滤波频率载波抑制比均可调节36倍频信号发生装置
CN106452592B (zh) 可调谐单通带微波光子希尔伯特变换滤波系统
CN112448771B (zh) 一种微波光子宽带接收机
CN106970376B (zh) 可调谐多普勒频移装置及方法
CN107508127A (zh) 一种带有幅度均衡效果的微波光子信号倍频方法及装置
CN107863679B (zh) 基于相位调制器的调频激光信号产生的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210720

Address after: 100000 20213, 145 Tongle Road, nandulehe Town, Pinggu District, Beijing (cluster registration)

Patentee after: Beijing Jialun Technology Co.,Ltd.

Address before: 100083 No. 35, Qinghua East Road, Beijing, Haidian District

Patentee before: Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences

Effective date of registration: 20210720

Address after: 255086 Building 9, MEMS Industrial Park, 158 Zhongrun Avenue, high tech Zone, Zibo City, Shandong Province

Patentee after: Shandong zhongkejilian Optoelectronic Integrated Technology Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 100000 20213, 145 Tongle Road, nandulehe Town, Pinggu District, Beijing (cluster registration)

Patentee before: Beijing Jialun Technology Co.,Ltd.