CN107749552A - 一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器 - Google Patents

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周正华
杨小品
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    • H01S1/02—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range solid

Abstract

本发明公开了一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器，涉及微波光子学技术领域，通过微波开关快速切换滤波器组的结构，采用注入锁相技术，实现超低相位噪声和频率可调谐的OEO，可调谐的微波源使用高稳定的晶振倍频源，一路输出用来注入单环OEO中，调节OEO环内的移相器使得某个模式与注入频点对准，使得主模振荡、边模得到抑制。另一路与OEO输出电信号进行鉴相，通过鉴相输出的相位差信号转换电压信号即相位的漂移，通过压控移相器控制，对OEO环路进行反馈控制。在保证超低相位噪声的情况下，OEO输出微波信号的长期稳定性也得到了极大的改善。

Description

一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器
技术领域
本发明涉及微波光子学技术领域，特别是涉及一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器。
背景技术
光电振荡器(Opto-Electronic Oscillator，OEO)是一种结合传统的微波技术与光子技术的新型振荡器，其能够产生超低相位噪声的微波信号。目前OEO的结构中普遍采用了数千米的长光纤作为储能元件，以获得髙Q值谐振腔。长光纤易受外界环境变化，对OEO输出频率漂移的影响；也会导致OEO自由频谱范围非常窄(1MHz以下)。无法用现有的光、电滤波器滤除谐振腔中多模和实现OEO输出可调谐的微波信号的问题。
OEO系统中通常使用的是电微波滤波器，它通常具有比较大的通带范围(20MHz)，所以在其带通窗口内会出现很多边模。而这些边模中的某一个边模可能会在腔长的漂移过程中获得足够增益而取代原有的振荡频率，造成起振频率的不稳定。利用双环或多环结构的OEO，可以实现模式抑制，但使OEO系统变得复杂且易受环境限制较大。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器，可以解决现有技术中存在的不能同时兼顾边模抑制、超低相位噪声和输出频率可调谐问题。
一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器，激光器发出的激光进入电光调制器进行调制，调制后的激光通过光纤传输至光电探测器，光电探测器的输出端与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端连接至微波开关的一端，微波开关的另一端通过多个并联的滤波器连接至移相器的输入端，移相器的输出端连接至压控移相器的输入端，压控移相器的输出端连接至功分器一的输入端，功分器一的一个输出端连接至混频器的一个输入端，另一个输出端连接至耦合器的一个输入端，高稳定可调谐的微波源输入功分器二，功分器二的一个输出端连接至混频器的另一个输入端，另一个输出端连接至耦合器的另一个输入端，混频器的输出端输入相位控制伺服电路模块的输入端，输出端连接至压控移相器的控制端，耦合器的输出端连接至功分器三的输入端，功分器三的一个输出端反馈至电光调制器的控制端，另一个输出端输出信号。
优选地，所述高稳定可调谐的微波源为高稳定的晶振倍频源。
本发明实施例中一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器，通过微波开关快速切换滤波器组的结构，采用注入锁相技术，实现超低相位噪声和频率可调谐的OEO，可调谐的微波源使用高稳定的晶振倍频源，一路输出用来注入单环OEO中，调节OEO环内的移相器使得某个模式与注入频点对准，使得主模振荡、边模得到抑制。另一路与OEO输出电信号进行鉴相，通过鉴相输出的相位差信号转换电压信号即相位的漂移，通过压控移相器控制，对OEO环路进行反馈控制。在保证超低相位噪声的情况下，OEO输出微波信号的长期稳定性也得到了极大的改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器的电路结构图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明实施例中提供了一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器，激光器发出的激光进入电光调制器进行调制，调制后的激光通过光纤传输至光电探测器，光电探测器的输出端与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端连接至微波开关的一端，微波开关的另一端通过多个并联的滤波器连接至移相器的输入端，移相器的输出端连接至压控移相器的输入端，压控移相器的输出端连接至功分器一的输入端，功分器一的一个输出端连接至混频器的一个输入端，另一个输出端连接至耦合器的一个输入端，高稳定可调谐的微波源输入功分器二，功分器二的一个输出端连接至混频器的另一个输入端，另一个输出端连接至耦合器的另一个输入端，混频器的输出端输入相位控制伺服电路模块的输入端，输出端连接至压控移相器的控制端，耦合器的输出端连接至功分器三的输入端，功分器三的一个输出端反馈至电光调制器的控制端，另一个输出端输出信号。
所述高稳定可调谐的微波源使用高稳定的晶振倍频源。
半导体激光器发出的连续光经电光调制器被振荡信号强度调制后通过数公里的光纤传输至光电探测器前端，光电探测器把已调光信号转换为电信号，然后经过放大、微波滤波器进行选频，最终反馈至电光调制器电输入端形成谐振。OEO可从系统噪声(热噪声、散弹噪声和相对强度噪声)，满足巴克豪森振荡条件的频点最终形成稳定的振荡信号。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器，其特征在于，激光器发出的激光进入电光调制器进行调制，调制后的激光通过光纤传输至光电探测器，光电探测器的输出端与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端连接至微波开关的一端，微波开关的另一端通过多个并联的滤波器连接至移相器的输入端，移相器的输出端连接至压控移相器的输入端，压控移相器的输出端连接至功分器一的输入端，功分器一的一个输出端连接至混频器的一个输入端，另一个输出端连接至耦合器的一个输入端，高稳定可调谐的微波源输入功分器二，功分器二的一个输出端连接至混频器的另一个输入端，另一个输出端连接至耦合器的另一个输入端，混频器的输出端输入相位控制伺服电路模块的输入端，输出端连接至压控移相器的控制端，耦合器的输出端连接至功分器三的输入端，功分器三的一个输出端反馈至电光调制器的控制端，另一个输出端输出信号。
2.如权利要求1所述的一种基于注入锁相的可调谐光电振荡器，其特征在于，所述高稳定可调谐的微波源为高稳定的晶振倍频源。
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