CN108988105B - 一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法 - Google Patents

一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108988105B
CN108988105B CN201810840844.5A CN201810840844A CN108988105B CN 108988105 B CN108988105 B CN 108988105B CN 201810840844 A CN201810840844 A CN 201810840844A CN 108988105 B CN108988105 B CN 108988105B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mach
zehnder modulator
comb
optical
frequency
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
CN201810840844.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108988105A (zh
Inventor
李培丽
张丰
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.)
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Nanjing University of Posts and Telecommunications
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 Nanjing University of Posts and Telecommunications filed Critical Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN201810840844.5A priority Critical patent/CN108988105B/zh
Publication of CN108988105A publication Critical patent/CN108988105A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108988105B publication Critical patent/CN108988105B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
    • H01S1/02—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range solid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法，产生装置包括可调谐激光源、光学耦合器、光电探测器、射频频谱分析仪、射频信号源、级联的第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器、带通滤波器和光放大器，所述射频信号源为级联的第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器提供驱动电压。本发明具有频带范围宽、功率水平高、平坦度好等优点，产生的微波频率梳具有良好的频谱特性，在频谱带宽和平坦度上兼具优势，可以在高速无线通信以及卫星转发器系统中得到重要的应用。本发明基于级联MZM调制器的光学回路，只需改变射频驱动信号RF即可得到不同间距的微波频率梳，结构非常简单。

Description

一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法，属于微波频率梳的光学产生技术领域。
背景技术
从信号产生的角度来说，优质的微波信号源是一切微波领域应用的基础。所以高纯度、低相位噪声和可调谐的微波信号的产生技术成为目前研究热点。相对于单频微波源，微波频率梳(MFC,Microwave Frequency Comb，由一系列频率间隔相等的离散微波信号构成，可以在一个频段内同时提供多个不同频率的微波信号)具有谱线数目多、频率范围宽、谱线间距精密度高等优点，在信道化光发射机、接收器和通信卫星转发器系统等方面有着广泛的应用。
现有的微波频率梳获取方案可以分为电学和光学两种。但是随着人们的要求日益提高：要求微波频率梳频率间隔可调，带宽宽，超平坦。导致电子电路的设计和加工更加复杂，从而导致了昂贵的花费。另一方面，光生微波方法能够有效地克服“电子瓶颈”，产生的光生微波信号具有大带宽、抗电磁干扰，低损耗和宽可调范围等优点，所以光生微波技术受到越来越广泛的关注。目前主要的方法有：利用光电(OEO)环微波动态锁定激光器产生的光学频率梳经光电探测器(PD)拍频得到微波频率梳；利用光纤的中的非线性效应产生光学频率梳，经PD拍频后获得低功率的微波频率梳；基于光纤布里渊散射(SBS)和四波混频(FWM)均衡效应产生微波频率梳；利用单个马赫增德尔或者多个马赫增德尔串联或者级联的方式，产生光学频率梳，再经过PD拍频获得微波频率梳。然而在已有的微波频率梳方案中，产生的微波频率梳的频谱带宽窄、频率分量较少、频谱平坦度较低，功率较小，这些问题有待解决。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法，从而产生的微波频率梳功率高、频谱带宽宽、频谱平坦。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的包括可调谐激光源、光学耦合器、光电探测器、与光电探测器输出端相连接的射频频谱分析仪、射频信号源、级联的第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器、带通滤波器和光放大器；可调谐激光源作为种子光源，注入到由光学耦合器、射频信号源、级联的第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器、带通滤波器和光放大器组成的光学回路中，产生的光梳由光电探测器拍频，由所述射频频谱分析仪观察得到微波梳；射频信号源为级联的第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器提供驱动电压。
上述射频信号源的频率决定宽带超平坦微波频率梳的频率间隔。
上述第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器控制调制器的偏置电压和相邻调制器之间的相位差，使其产生平坦的梳状谱线。
上述带通滤波器通带宽度用于决定产生的光梳的梳线数。
上述可调谐激光源为激光二极管。
上述带通滤波器为宽带可调谐带通滤波器。
本发明产生装置的产生方法，具体包括以下步骤：
(1)将所述可调谐激光源作为种子光源通过光学耦合器注入到级联的第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器中，用于产生频率间隔等于2倍RF信号频率的光梳；
(2)通过所述带通滤波器降低所述光放大器中的ASE噪声，滤出平坦度好的光谱段；
(3)所述光放大器用来补偿级联的第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器所吸收光信号的损耗，并将光梳功率放大至种子光源水平；
(4)将经过所述光放大器的光梳与种子光源耦合，作为回路下一次的输入，此回路循环多次达到稳态后，即可获得频率间隔等于2倍RF信号频率光梳，将光梳注入到光电探测器中拍频，即可获得高功率、宽带宽、超平坦的稳定微波频率梳。
步骤(1)中，所述第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器都被偏置在最大传输点；所以它们的输出仅包含偶数阶边带，但由于所述第一马赫增德尔调制器及第二马赫增德尔调制器被驱动的RF信号相位差相差-90°，两者产生的载波、二阶边带被抵消，高于4阶的边带幅度小，故经过级联MZM调制器。
本发明具有频带范围宽、功率水平高、平坦度好等优点，产生的微波频率梳具有良好的频谱特性，在频谱带宽和平坦度上兼具优势，可以在高速无线通信以及卫星转发器系统中得到重要的应用。本发明基于级联MZM调制器的光学回路，只需改变射频驱动信号RF即可得到不同间距的微波频率梳，结构非常简单。本发明所得的微波频率梳功率高、带宽宽、平坦性好。
附图说明
图1是本发明微波频率梳产生装置的结构示意图；
图2(a)是光源功率为-10dBm，RF信号频率为10GHz情况下，得到的边带梳状光谱；
图2(b)是边带梳状光谱拍频得到的高功率、宽带超平坦微波频率梳的频谱图；
图3(a)是光源功率为-10dBm，RF信号频率为20GHz情况下，得到的边带梳状光谱；
图3(b)是边带梳状光谱拍频得到的高功率、宽带超平坦微波频率梳的频谱图；
图4(a)是光源功率为-20dBm，RF信号频率为20GHz情况下，得到的边带梳状光谱；
图4(b)是边带梳状光谱拍频得到的高功率、宽带超平坦微波频率梳的频谱图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明的高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置，包括可调谐激光源-TLS 1、光学耦合器-OC 2、射频频谱分析仪-ESA 4、光电探测器-PD 3、射频信号源-RF5、第一马赫增德尔调制器-MZM 6、第二马赫增德尔调制器-MZM 7、带通滤波器-TBPF 8和光放大器-OA 9。
本发明的高功率宽带超平坦微波频率梳的产生方法，包括如下步骤：
(1)种子光源通过OC入射到光学回路中级联的两个MZM中，发生强度调制，产生了两个4阶边带。即最终产生频率间隔为RF信号频率2倍的新谱线。
(2)带通滤波器降低OA放大器中的ASE噪声，滤出平坦度较好的光谱段。
(3)OA放大器用来补偿级联MZM调制器所吸收光信号的损耗，并将光梳功率放大至种子光源水平。
(4)经过OA放大器的新谱线与种子光源耦合作为回路下一次的输入，此回路循环N次达到稳态后，可获得频率间隔等于2倍RF信号频率的光梳，光梳注入到光电探测器(PD)中拍频，获得高功率、宽带宽、超平坦的稳定微波频率梳。
初步设置可调谐激光源的中心频率为193.1THz，光功率为-10dBm，初始相位为0，线宽为0.001MHz；射频信号源RF的频率为10GHz；级联MZM调制器中的半波电压4V、光插入损耗100dB、电移相器相移为90°；光电探测器PD的响应度为1A/W；
实施例一：
光源输出的光通过光学耦合器后注入到由射频驱动信号驱动的级联MZM调制器后，设置两个马赫增德尔调制器之间相位差为-90°，两个马赫曾德尔调制器均工作在最小偏置点，可以产生2根功率相等的光；掺铒光纤放大器EDFA的铒(Er)离子掺杂浓度为1025/m3，泵浦功率为980mW，长度为5.6m，用来补偿光信号的损耗，将新频率谱线功率放大至种子光源水平。被放大的新谱线与种子光源耦合，构成新的光源频谱。经过数次迭代循环后，得到的光梳注入到PD中拍频，得到频率间距为20GHz，频谱带宽为300GHz，平坦度为1.2dB的微波频率梳，参见图2(a)和图2(b)。
实施例二：
其他参数保持不变，设置驱动射频信号的频率为20GHZ得到频率间距为40GHz，频谱带宽为300GHz，平坦度为0.11dB的微波频率梳，参见图3(a)和图3(b)。
改变光源功率为-20dBm，掺铒光纤放大器EDFA泵浦功率为70mW，长度为5.6m，设置驱动射频信号的频率为20GHZ，得到频率间距为40GHz，频谱带宽为300GHz，平坦度为0.12dB的微波频率梳，参见图4(a)和图4(b)。
综上所述，本发明利用级联MZM调制器在循环回路中，产生宽带超平坦的微波频率梳，结构简单，易于操作，产生的微波频率梳具有良好的频谱特性，在频谱带宽、频率分量和平坦度上兼具优势，可以在高速无线通信以及卫星转发器系统中得到重要的应用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一 种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置，其特征在于：包括可调谐激光源（1）、光学耦合器（2）、光电探测器（3）、与光电探测器（3）输出端相连接的射频频谱分析仪（4）、射频信号源（5）、级联的第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）、带通滤波器（8）和光放大器（9）；
可调谐激光源（1）作为种子光源，注入到由光学耦合器（2）、射频信号源（5）、级联的第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）、带通滤波器（8）和光放大器（9）组成的光学回路中，产生的光梳由光电探测器（3）拍频，由所述射频频谱分析仪（4）观察得到的微波频率梳；
所述射频信号源（5）为级联的第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）提供驱动电压；
所述射频信号源（5）的频率决定宽带超平坦微波频率梳的频率间隔；
所述射频信号源（5）控制所述第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）的偏置电压和第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）之间的相位差，使其产生平坦的梳状谱线；
所述带通滤波器（8）通带宽度用于决定产生的光梳的梳线数；
所述可调谐激光源（1）为激光二极管；
所述带通滤波器（8）为宽带可调谐带通滤波器；
将所述可调谐激光源（1）作为种子光源通过光学耦合器（2）注入到级联的第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）中，用于产生频率间隔等于2倍射频信号频率的光梳；
通过所述带通滤波器（8）降低所述光放大器（9）中的ASE噪声；
所述光放大器（9）用来补偿级联的第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）所吸收光信号的损耗，并将光梳功率放大至种子光源水平；
将经过所述光放大器（9）的光梳与可调谐激光源（1）耦合，作为回路下一次的输入，此回路循环多次达到稳态后，即可获得频率间隔等于2倍射频信号频率光梳，将光梳注入到光电探测器中拍频，即可获得高功率、宽带宽、超平坦的稳定微波频率梳；
所述第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）均工作在最小偏置点；所以它们的输出仅包含偶数阶边带，但由于所述第一马赫增德尔调制器（6）及第二马赫增德尔调制器（7）被驱动的射频信号相位差相差-90°，故经过级联马赫增德尔调制器，两者产生的载波、二阶边带被抵消，高于4阶的边带幅度小。
CN201810840844.5A 2018-07-27 2018-07-27 一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法 Active CN108988105B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810840844.5A CN108988105B (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810840844.5A CN108988105B (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108988105A CN108988105A (zh) 2018-12-11
CN108988105B true CN108988105B (zh) 2020-10-02

Family

ID=64551881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810840844.5A Active CN108988105B (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108988105B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109462132B (zh) * 2019-01-04 2019-10-11 北京交通大学 基于正常色散平坦氮化硅光波导的平坦光频率梳产生系统
CN110071416A (zh) * 2019-04-30 2019-07-30 北京理工大学 一种基于频移反馈激光的微波信号频率上变换器件
CN110657955B (zh) * 2019-08-30 2021-07-06 中国空间技术研究院 一种基于频移反馈环路的激光频率漂移测量方法及系统
CN110661577B (zh) * 2019-10-18 2020-12-15 北方工业大学 带宽和频率独立可调的射频光梳仪
CN112987442A (zh) * 2021-02-24 2021-06-18 南京邮电大学 一种宽带可调谐的光学频率梳产生装置及方法
CN113224622A (zh) * 2021-04-21 2021-08-06 中国人民解放军国防科技大学 通信波段高平坦度大梳齿间隔线偏振电光调制光频梳光源
CN113791513B (zh) * 2021-08-25 2023-04-18 山西大学 一种光学频率梳的产生和探测系统及方法
CN114268373B (zh) * 2021-11-23 2023-04-07 北京理工大学 基于双边带相位差分稳定的光频梳产生装置及方法
CN114389698B (zh) * 2021-12-24 2024-05-14 中国电信股份有限公司 一种微波信号的产生装置及方法
CN115459859B (zh) * 2022-07-27 2024-03-15 电子科技大学 基于光注入锁定动态选频的光子学超宽带太赫兹跳频源

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006330523A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Nokodai Tlo Kk 周波数コム光発生装置および高密度波長多重伝送用多波長光源
CN103631036B (zh) * 2013-11-14 2016-08-31 西安电子科技大学 一种可调光学频率梳的产生方法
CN103744249B (zh) * 2013-12-30 2016-10-05 西安电子科技大学 一种宽带光学频率梳的产生装置及其方法
CN105629520B (zh) * 2016-01-18 2018-03-06 南京邮电大学 一种宽且平坦的可调谐光学频率梳产生方法
CN106159640A (zh) * 2016-07-12 2016-11-23 南京邮电大学 一种高质量微波频率梳的光学产生方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Also Published As

Publication number Publication date
CN108988105A (zh) 2018-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108988105B (zh) 一种高功率宽带超平坦微波频率梳的产生装置及其方法
CN103676399B (zh) 基于受激布里渊散射效应和二进制相移键控技术的高带宽微波光子滤波器
CN108199776B (zh) 一种基于光电振荡器的微波光子上变频装置及方法
CN109039464B (zh) 一种基于上变频的微波光子毫米波超宽带信号产生方法及装置
CN103715480B (zh) 一种超高品质因数的单带通可调谐微波光子滤波器
CN109743115B (zh) 基于mzm的数控光外差法的微波频率梳产生装置及方法
CN103986529A (zh) 高带宽可调谐双通带微波光子滤波器
CN102751644B (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
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
CN202695962U (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
CN107612625B (zh) 一种基于注入锁定产生连续高速脉冲的方法
CN106785812B (zh) 基于受激布里渊散射放大效应的光电振荡器及调节方法
CN108683058A (zh) 一种高功率超平坦微波频率梳的产生装置及方法
CN114978332B (zh) 频率和相位均可调谐的毫米波信号产生装置及方法
US8824901B2 (en) Multi-mode optoelectronic oscillator
CN106159639A (zh) 一种宽调谐光电混合振荡器及微波信号生成方法
CN101834670A (zh) 高线性响应的微波光子信号调制与解调装置
CN104683035A (zh) 一种用于高频窄带信号的光下变频方法及系统
Dai et al. Microwave photonic filter by using recirculating frequency shifter to generate optical frequency comb
Wang et al. Switchable microwave photonic filter between dual-notch and dual-passband responses
CN112260761B (zh) 一种基于级联调制器无滤波器的四倍频上变频方法
Yu et al. Generation and noise analysis of a wide-band optical frequency comb based on recirculating frequency shifter
Lin et al. Photonic image-free mixer based on a dual-parallel Mach-Zehnder modulator and fiber dispersion for radio-over-fiber system
CN218547046U (zh) 一种宽调谐单通带微波光子滤波器
Shi et al. System performance optimization of frequency-swept pump-based rectangular Brillouin optical filter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 210003 Gulou District, Jiangsu, Nanjing new model road, No. 66

Applicant after: NANJING University OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS

Address before: Yuen Road Qixia District of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 9 210003

Applicant before: NANJING University OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant