CN113783627B - 一种信号生成方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信号生成方法、装置及系统。该方法包括：对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一信号为激光源输出的信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。该方法通过对第一信号进行循环电光调制，可以得到包括较高功率的目标频谱分量的第一光频梳信号，进一步可以滤出较高功率的目标频谱分量，根据该目标频谱分量和第一信号外差拍频后，可以得到较高频率的太赫兹波信号。

Description

一种信号生成方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号生成方法、装置及系统。

背景技术

随着宽带无线连接需求的不断提升，毫米波和太赫兹波逐渐成为无线通信研究的热点。例如，毫米波或者太赫兹波的生成技术便是无线通信中的研究热点。

传统的毫米波或者太赫兹波的生成技术是基于电学方法的信号生成技术，此种技术中，系统复杂度和成本较高。相比之下，基于光外差方法的信号生成技术，系统结构简单，成本相对较低，且可生成信号的频率范围相对较广。不过，由于光外差方法中，输出光波信号的激光器容易受温漂因素的影响，生成的毫米波信号或者太赫兹波信号的频率不稳定，容易随机波动。现有技术中提出了多种对光外差方法的改进技术。但都无法生成较高频率的太赫兹波信号。基于此，如何生成高频率的太赫兹波信号，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种信号生成方法、装置及系统，以解决如何生成高频率太赫兹波信号的问题。

第一方面，本申请提供了一种信号生成方法，所述方法包括：对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一信号为激光源输出的信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。

本实现方式中，通过对激光源输出的第一信号进行循环电光调制，得到第一光频梳信号，该第一光频梳信号包括频率等于第一信号的频率和目标信号的频率的和或者差的目标频谱分量，然后对第一光频梳信号滤波后，得到目标频谱分量，最后使用第一信号与目标频谱分量外差拍频得到目标信号。其中，通过对第一信号进行循环电光调制，可以得到包括较高功率的目标频谱分量的第一光频梳信号，进一步可以滤出较高功率的目标频谱分量，根据该目标频谱分量和第一信号外差拍频后，可以得到较高频率的太赫兹波信号。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对第一信号进行循环电光调制，包括：对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数。

本实现方式中，通过对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，实现对第一信号的循环电光调制，从而得到带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高的光频梳信号，后续根据该光频梳信号可以得到功率较高，可以拍频生成较高频率太赫兹波信号的目标频谱分量。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，包括：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式中，通过单边带电光调制的方式对第一信号进行循环电光调制，使得后续得到的第一光频梳信号为单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，包括：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式中，首先对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，得到双边带光频梳信号，然后对双边带光频梳信号进行滤波处理，得到单边带光频梳信号，使得后续生成的第一光频梳信号为单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

结合第一方面，在一可能的实现方式中，所述对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，包括：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式中，通过双边带电光调制的方式对第一信号进行循环电光调制，后续生成的第一光频梳信号为双边带光频梳信号，该双边带光频梳信号包含的边带阶数更多，频梳更宽，根据该双边带光频梳信号生成的目标信号的频率分布更广。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式中，通过校准激光源的输出信号的频率和相位，可以达到稳定目标信号的目的，得到稳定的目标信号。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述校准所述激光源的输出信号的频率和相位，包括：根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式中，根据第N+1次电光调制的输出信号，校准激光源的输出信号的频率和相位，也就是说，每次得到电光调制的输出信号后，都会根据该输出信号及时对激光源的输出信号的频率和相位进行校准，使得后续生成的目标信号更加稳定。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位，包括：对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式中，在第N+1次电光调制的输出信号中滤出与第一信号频率不同的频谱分量，根据该频谱分量与第一信号外差拍频后生成的信号与预设被跟踪信号混频鉴相得到误差信号，后续使用该误差信号校准激光源的输出信号的频率和相位，使得激光源输出的第一信号的频率和相位达到稳定状态，从而达到稳定目标信号的目的。

第二方面，本申请提供了一种信号生成装置，该装置包括：循环调制模块，用于对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一信号为激光源输出的信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；信号生成模块，用于对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。

本实现方式的装置，通过对激光源输出的第一信号进行循环电光调制，得到第一光频梳信号，该第一光频梳信号包括频率等于第一信号的频率和目标信号的频率的和或者差的目标频谱分量，然后对第一光频梳信号滤波后，得到目标频谱分量，最后使用第一信号与目标频谱分量外差拍频得到目标信号。也就是说，该装置可以通过对第一信号进行循环电光调制，得到包括较高功率的目标频谱分量的第一光频梳信号，进一步可以滤出较高功率的目标频谱分量，根据该目标频谱分量和第一信号外差拍频后，可以得到较高频率的太赫兹波信号。

结合第二方面，在一可能的实现方式中，所述循环调制模块具体用于：对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数。

本实现方式的装置，通过对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，实现对第一信号的循环电光调制，从而可以得到带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高的光频梳信号，后续可以根据该光频梳信号得到功率较高，可以拍频生成较高频率太赫兹波信号的目标频谱分量。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述循环调制模块具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式的装置，通过单边带电光调制的方式对第一信号进行循环电光调制，使得后续得到的第一光频梳信号为单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述循环调制模块具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式的装置，首先对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，得到双边带光频梳信号，然后对双边带光频梳信号进行滤波处理，得到单边带光频梳信号，使得后续生成的第一光频梳信号为单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述循环调制模块具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式的装置，通过双边带电光调制的方式对第一信号进行循环电光调制，后续生成的第一光频梳信号为双边带光频梳信号，该双边带光频梳信号包含的边带阶数更多，频梳更宽，根据该双边带光频梳信号生成的目标信号的频率分布更广。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：校准模块，用于校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式的装置，通过校准激光源的输出信号的频率和相位，可以达到稳定目标信号的目的，得到稳定的目标信号。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述校准模块具体用于：根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式的装置，根据第N+1次电光调制的输出信号，校准激光源的输出信号的频率和相位，也就是说，该装置每次得到电光调制的输出信号后，都会根据该输出信号及时对激光源的输出信号的频率和相位进行校准，使得后续生成的目标信号更加稳定。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述校准模块具体用于：对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式的装置，在第N+1次电光调制的输出信号中滤出与第一信号频率不同的频谱分量，根据该频谱分量与第一信号外差拍频后生成的信号与预设被跟踪信号混频鉴相得到误差信号，后续使用该误差信号校准激光源的输出信号的频率和相位，使得激光源输出的第一信号的频率和相位达到稳定状态，从而达到稳定目标信号的目的。

第三方面，本申请提供了一种信号生成系统，该系统包括：调制器、滤波器和光电探测器；所述调制器的输入端与激光源的输出端相连接，所述调制器的输出端与所述滤波器的输入端相连接，且所述调制器的输入端与所述调制器的输出端相连接；所述滤波器的输出端与所述光电探测器的输入端相连接；所述调制器用于接收所述激光源输出的第一信号，对所述第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；所述滤波器用于对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；所述光电探测器用于根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。

本实现方式的系统，通过对激光源输出的第一信号进行循环电光调制，得到第一光频梳信号，该第一光频梳信号包括频率等于第一信号的频率和目标信号的频率的和或者差的目标频谱分量，然后对第一光频梳信号滤波后，得到目标频谱分量，最后使用第一信号与目标频谱分量外差拍频得到目标信号。也就是说，该系统可以通过对第一信号进行循环电光调制，得到包括较高功率的目标频谱分量的第一光频梳信号，进一步可以滤出较高功率的目标频谱分量，根据该目标频谱分量和第一信号外差拍频后，可以得到较高频率的太赫兹波信号。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述调制器具体用于：对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数。

本实现方式的系统，通过对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，实现对第一信号的循环电光调制，从而可以得到带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高的光频梳信号，后续可以根据该光频梳信号得到功率较高，可以拍频生成较高频率太赫兹波信号的目标频谱分量。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述调制器具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式的系统，通过单边带电光调制的方式对第一信号进行循环电光调制，使得后续得到的第一光频梳信号为单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述调制器具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式的系统，首先对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，得到双边带光频梳信号，然后对双边带光频梳信号进行滤波处理，得到单边带光频梳信号，使得后续生成的第一光频梳信号为单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述调制器具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

本实现方式的系统，通过双边带电光调制的方式对第一信号进行循环电光调制，后续生成的第一光频梳信号为双边带光频梳信号，该双边带光频梳信号包含的边带阶数更多，频梳更宽，根据该双边带光频梳信号生成的目标信号的频率分布更广。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：锁相环，所述调制器的输出端和所述激光源的输出端均与所述锁相环的输入端相连接，所述锁相环的输出端与所述激光源的输入端相连接；所述锁相环用于校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式的系统，通过锁相环校准激光源的输出信号的频率和相位，可以达到稳定目标信号的目的，得到稳定的目标信号。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述锁相环具体用于：根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式的系统，根据第N+1次电光调制的输出信号，校准激光源的输出信号的频率和相位，也就是说，该系统中每次得到电光调制的输出信号后，锁相环都会根据该输出信号及时对激光源的输出信号的频率和相位进行校准，使得后续生成的目标信号更加稳定。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，所述锁相环具体用于：对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

本实现方式的系统，在第N+1次电光调制的输出信号中滤出与第一信号频率不同的频谱分量，根据该频谱分量与第一信号外差拍频后生成的信号与预设被跟踪信号混频鉴相得到误差信号，后续使用该误差信号校准激光源的输出信号的频率和相位，使得激光源输出的第一信号的频率和相位达到稳定状态，从而达到稳定目标信号的目的。

为解决如何生成较高频率太赫兹波信号的问题，本申请提供了一种信号生成方法、装置及系统。该方法中，通过对激光源输出的第一信号进行循环电光调制，得到第一光频梳信号，该第一光频梳信号包括频率等于第一信号的频率和目标信号的频率的和或者差的目标频谱分量，然后对第一光频梳信号滤波后，得到目标频谱分量，最后使用第一信号与目标频谱分量外差拍频得到目标信号。其中，通过对第一信号进行循环电光调制，可以得到包括较高功率的目标频谱分量的第一光频梳信号，进一步可以滤出较高功率的目标频谱分量，根据该目标频谱分量和第一信号外差拍频后，可以得到较高频率的太赫兹波信号。

附图说明

图1为一种信号生成方法的示意图；

图2为本申请提供的信号生成方法的一种实施方式的流程示意图；

图3A为本申请提供的信号生成装置的一种实施方式的结构框图；

图3B为本申请提供的信号生成装置的另一种实施方式的结构框图；

图4A为本申请提供的信号生成系统的一种实施方式的结构示意图；

图4B为本申请提供的信号生成系统的另一种实施方式的结构示意图；

图5A为本申请提供的信号生成系统的另一种实施方式的结构示意图；

图5B-5I为本申请提供的一种应用场景的频谱示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的技术方案进行描述。

在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示“或”的意思，例如，A/B可以表示A或B。本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。此外，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

为了便于理解本申请的技术方案，下面先对本申请提供的技术方案的应用场景进行示例性说明。

结合背景技术可知，毫米波或者太赫兹波的生成技术为无线通信研究中的研究热点。其中，频段位于0.1THz-10THz的太赫兹波，由于其分辨率高，工作波长短，频谱资源丰富，使得其生成技术尤其引起人们的广泛关注。

传统的毫米波或者太赫兹波的生成技术是基于电学方法的信号生成技术，此种技术中，系统复杂度和成本较高。相比之下，基于光外差方法的信号生成技术，系统结构简单，成本相对较低，且可生成信号的频率范围相对较广。

具体的，利用光外差方法生成毫米波信号或者太赫兹波信号的具体实现方式可以参见图1。如图1所示，两路频率间隔为目标太赫兹波信号的频率或者目标毫米波信号的频率的光波信号分别进行传输，即第一路信号和第二路信号分别进行传输，第一路信号的频率与第二路信号的频率的差为目标太赫兹波信号的频率或者目标毫米波信号的频率，第二路信号中携带所要传输的信息，然后，两路信号在基站处耦合后外差拍频生成目标太赫兹波信号或者目标毫米波信号。其中，外差拍频是指频率不同的两列光波信号在具有非线性特性的光学仪器中相干叠加生成差拍信号。例如，光学仪器可以为光电探测器，光电探测器具有电场平方率特性，电场平方率特性为一种非线性特性。光电探测器也可以称为光电转换器或光检波器。

不过，由于输出光波信号的激光源容易受温漂因素的影响，导致生成的目标毫米波信号或者目标太赫兹波信号的频率不稳定，容易随机波动。于是，现有技术中提出了多种对光外差方法的改进技术。

例如，采用光调制的方式生成光频梳信号，然后根据光频梳信号和激光源输出的光波信号进行外差拍频生成毫米波信号，但是受调制器本身性能的影响，外差拍频生成的毫米波信号的频率较低，无法生成频率大于200GHz以上乃至300GHz频率的信号。

再例如，采用微波-光信号转换装置生成频率间隔为微波信号频率的光频梳信号，光频梳信号通过光上变频及相位补偿滤出光频率分量，光频率分量经相位检测后得到所受到的光纤链路扰动，将该光纤链路扰动反馈到控制光上变频及相位补偿的相位调制器，之后通过宽带接收装置将光频梳信号中的两光信号外差拍频得到相位稳定的毫米波信号。其中，由于受相位调制器本身性能的限制，难以得到频率大于300GHz的太赫兹波信号。

基于此，如何生成较高频率的太赫兹波信号，成为亟待解决的技术问题。本申请中，较高频率的太赫兹波信号可以为频率大于200GHz的太赫兹波信号，或者，较高频率的太赫兹波信号也可以为频率大于300GHz的太赫兹波信号。

下面对本申请提供的信号生成方法的实施例进行说明。

参见图2，图2为本申请提供的信号生成方法的一种实施方式的流程示意图。该信号生成方法可以包括以下步骤：

步骤S101、对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号。

其中，第一信号为激光源输出的信号。第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差。目标信号为实际需要生成的信号，可以为较高频率的太赫兹波信号，例如可以为频率大于等于300GHz的太赫兹波信号，也可以为其它频率的信号，例如可以为频率小于300GHz的毫米波信号等，本申请对此不进行限定。

可选的，对第一信号进行循环电光调制，可以按照下述方式实现：对第一信号进行电光调制，生成第一次电光调制的输出信号；然后，对第一信号和第一次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第二次电光调制的输出信号；之后，对第一信号和第二次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第三次电光调制的输出信号；之后，对第一信号和第三次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第四次电光调制的输出信号；以此类推，在得到第N次电光调制的输出信号后，对第一信号和第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号。这样，通过对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，实现了对第一信号的循环电光调制，从而得到带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高的光频梳信号，后续根据该光频梳信号可以得到功率较高，可以拍频生成较高频率太赫兹波信号的目标频谱分量。

其中，N为大于等于0的整数，当N等于0时，对第一信号和第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号是指对第一信号进行电光调制，生成第一次电光调制的输出信号。

在对第一信号进行循环电光调制的过程中，对第一信号进行电光调制后，生成的第一次电光调制的输出信号为第二光频梳信号，第二光频梳信号包括第一频谱分量，该第一频谱分量的频率等于第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；对第一信号和第一次电光调制的输出信号进行电光调制是指对第一信号和第二光频梳信号进行电光调制，生成的第二次电光调制的输出信号为第三光频梳信号，第三光频梳信号包括第二频谱分量，该第二频谱分量的频率等于第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差，并且，第二频谱分量的信噪比大于第一频谱分量的信噪比；对第一信号和第二次电光调制的输出信号进行电光调制是指对第一信号和第三光频梳信号进行电光调制，生成的第三次电光调制的输出信号为第四光频梳信号，第四光频梳信号包括第三频谱分量，第三频谱分量的频率等于第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差，并且，第三频谱分量的信噪比大于第二频谱分量的信噪比；以此类推，在得到第N次电光调制的输出信号后，第N次电光调制的输出信号为第N+1光频梳信号，第N+1光频梳信号包括第N频谱分量，该第N频谱分量的频率等于第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差，对第一信号和第N次电光调制的输出信号进行电光调制是指对第一信号和第N+1光频梳信号进行电光调制，生成的第N+1次电光调制的输出信号为第N+2光频梳信号，第N+2光频梳信号包括第N+1频谱分量，第N+1频谱分量的频率等于第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差，并且，第N+1频谱分量的信噪比大于第N频谱分量的信噪比。

同理，当N等于0时，对第一信号和第N次电光调制的输出信号进行电光调制是指对第一信号进行电光调制，生成的第N+1次电光调制的输出信号为第二光频梳信号。

第一光频梳信号可以为任意一次电光调制生成的光频梳信号，即第一光频梳信号可以为第二光频梳信号至第N+2光频梳信号中的任意一个光频梳信号。当对最后生成的目标信号的精确度要求较低时，第一光频梳信号可以为第二光频梳信号、第三光频梳信号或第四光频梳信号等较先生成的光频梳信号。当对最后生成的目标信号的精确度要求较高时，第一光频梳信号可以为第N光频梳信号、第N+1光频梳信号或第N+2光频梳信号等较晚生成的光频梳信号。或者，第一光频梳信号还可以为每次电光调制生成的光频梳信号。

在对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号的过程中，对第一信号和第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号的实现方式可以包括多种，例如：

对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，可以按照下述方式实现：

一种可能的实现中，对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号。按照此种实现方式，相应生成的第一光频梳信号为单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

一种可能的实现中，对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成第N+1次电光调制的输出信号，生成的第N+1次电光调制的输出信号为单边带光频梳信号。

其中，第二滤波处理是指在第N+1个双边带调制信号中滤出其中一个边带，得到单边带光频梳信号。例如，第N+1个双边带调制信号可以包括频率分别为F₀，F₀±F₁，F₀±2F₁，……，F₀±MF₁的频谱分量，F₀和F₁表示频率值，M为正整数，对该第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理后，得到单边带光频梳信号，该单边带光频梳信号可以包括频率分别为F₀，F₀+F₁，F₀+2F₁，……，F₀+MF₁的频谱分量，或者，该单边带光频梳信号还可以包括频率分别为F₀，F₀-F₁，F₀-2F₁，……，F₀-MF₁的频谱分量。

按照此种实现方式，相应生成的第一光频梳信号也为单边带光频梳信号，同样，该单边带光频梳信号带宽较宽，功率分布较为均匀，边缘边带信噪比较高，可以包含功率较高的目标频谱分量，后续使用该目标频谱分量参与外差拍频，可以生成较高频率的目标信号。

一种可能的实现中，对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号。按照此种实现方式，相应生成的第一光频梳信号为双边带光频梳信号，与第一光频梳信号为单边带光频梳信号相比，该双边带光频梳信号包含的边带阶数更多，频梳更宽，根据该双边带光频梳信号生成的目标信号的频率分布更广。

一种可能的实现中，对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成第N+1个单边带调制信号，对所述第N+1个单边带调制信号进行功率放大处理，生成第N+1次电光调制的输出信号。按照此种实现方式，可以对循环电光调制过程中的功率损失进行补偿，确保生成的第一光频梳信号包含的目标频谱分量具有较高的功率，从而确保生成较高功率的目标信号。

一种可能的实现中，对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成第N+1个单边带调制信号，调整所述第N+1个单边带调制信号的偏振态，生成第N+1次电光调制的输出信号。按照此种实现方式，可以对循环电光调制过程中的光波信号的偏振态进行调整，确保生成的第一光频梳信号包含的目标频谱分量具有较高的功率，从而确保生成较高功率的目标信号。

一种可能的实现中，对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成第N+1个单边带调制信号，对所述第N+1个单边带调制信号进行功率放大处理，生成第N+1个功率放大后的单边带调制信号，调整所述第N+1个功率放大后的单边带调制信号的偏振态，生成第N+1次电光调制的输出信号。按照此种实现方式，可以对循环电光调制过程中的功率损失进行补偿，并且对循环电光调制过程中的光波信号的偏振态进行调整，确保生成的第一光频梳信号包含的目标频谱分量具有较高的功率，从而确保生成较高功率的目标信号。

一种可能的实现中，对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成第N+1个单边带调制信号，调整所述第N+1个单边带调制信号的偏振态，生成第N+1个偏振态调整后的单边带调制信号，对所述第N+1个偏振态调整后的单边带调制信号进行功率放大处理，生成第N+1次电光调制的输出信号。按照此种实现方式，可以对循环电光调制过程中的功率损失进行补偿，并且对循环电光调制过程中的光波信号的偏振态进行调整，确保生成的第一光频梳信号包含的目标频谱分量具有较高的功率，从而确保生成较高功率的目标信号。

需要说明的是，在对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号的过程中，也可以在生成第N+1次电光调制的输出信号之前，先对中间过程生成的光波信号进行功率放大处理和/或调整中间过程生成的光波信号的偏振态，具体可以参考前述实施例的内容，此处不再一一说明。

同理，在对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成第N+1次电光调制的输出信号的过程中，也可以在生成第N+1次电光调制的输出信号之前，先对中间过程生成的光波信号进行功率放大处理和/或调整中间过程生成的光波信号的偏振态，具体可以参考前述实施例的内容，此处不再一一说明。

此外，在对第一信号与第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成第N+1次电光调制的输出信号的过程中，还可以在生成第N+1个双边带调制信号后，首先对所述第N+1个双边带调制信号进行功率放大处理，然后对功率放大处理后的信号进行第二滤波处理，之后再调整第二滤波处理得到的信号的偏振态，生成第N+1次电光调制的输出信号。此外，还可以调整功率放大处理、第二滤波处理以及调整偏振态处理的顺序，本申请对此不进行限定。

步骤S102、对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成目标频谱分量。

通过对第一光频梳信号进行第一滤波处理，可以滤出第一光频梳信号包含的目标频谱分量。

其中，第一滤波处理是指在第一光频梳信号包含的多个频谱分量中，滤出目标频谱分量。例如，第一光频梳信号可以包括频率分别为F₀，F₀+F₁，F₀+2F₁，……，F₀+MF₁的频谱分量，F₀和F₁都表示频率值，M为正整数，假设目标频谱分量的频率为F₀+MF₁，则对该第一光频梳信号进行第一滤波处理后，可以得到频率为F₀+MF₁的目标频谱分量。

步骤S103、根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成目标信号。

一种可能的实现中，得到第一信号和目标频谱分量之后，可以直接使用第一信号与目标频谱分量进行外差拍频，生成目标信号。

一种可能的实现中，得到第一信号之后，还可以先对第一信号进行功率衰减处理和/或调相处理，使得第一信号处于稳定的状态，得到稳定的第一信号，然后根据稳定的第一信号和目标频谱分量进行外差拍频，生成目标信号。按照此种实现方式，可以得到稳定的第一信号，从而达到稳定目标信号的目的。

一种可能的实现中，还可以将上述稳定的第一信号与目标频谱分量耦合后，先对耦合后的信号进行功率放大处理，然后调整功率放大处理后的信号的偏振态，最后使用偏振态调整后的第一信号和目标频谱分量进行外差拍频，生成目标信号。按照此种实现方式，在稳定目标信号的同时，还可以确保得到较高频率的目标信号，从而得到稳定的较高频率的目标信号。

一种可能的实现中，还可以将上述稳定的第一信号与目标频谱分量耦合后，先调整耦合后的信号的偏振态，然后对偏振态调整后的信号进行功率放大处理，最后使用功率放大处理后的第一信号和目标频谱分量进行外差拍频，生成目标信号。按照此种实现方式，在稳定目标信号的同时，还可以确保得到较高频率的目标信号，从而得到稳定的较高频率的目标信号。

在本申请一些可能的实施例中，在根据第一信号与目标频谱分量外差拍频生成目标信号之前，还会校准激光源的输出信号的频率和相位，使得激光源每次输出的第一信号的频率和相位保持稳定，从而进一步达到稳定目标信号的目的，得到稳定的目标信号。

一种可能的实现中，校准激光源的输出信号的频率和相位，可以按照下述方式实现：根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。其中，可以选择低相位噪声、高稳定度、频偏比较小、例如频偏小于百万分率(parts per million，ppm)级别的射频(radio frequency，RF)信号作为预设被跟踪信号。按照此种实现方式，可以根据第N+1次电光调制的输出信号，校准激光源的输出信号的频率和相位，也就是说，每次得到电光调制的输出信号后，根据该输出信号及时对激光源的输出信号的频率和相位进行校准，使得后续生成的目标信号更加稳定。

一种可能的实现中，根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位，可以按照下述方式实现：对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。按照此种实现方式校准激光源的输出信号的频率和相位之后，可以使激光源输出频率和相位稳定的光波信号，即使得第一信号的频率和相位达到稳定状态，从而达到稳定目标信号的目的。

其中，第三滤波处理是指在第N+1次电光调制的输出信号包含的多个频谱分量中滤出一个频率与第一信号的频率不同的频谱分量，滤出的该频谱分量即为第N+1个校准频谱分量。例如，第一信号的频率为F0，第N+1次电光调制的输出信号可以包括频率分别为F₀，F₀+F₁，F₀+2F₁，……，F₀+MF₁的频谱分量，F1表示频率值，M为正整数。则对该第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理后，可以得到频率为F₀+F₁的频谱分量，该频谱分量即为第N+1个校准频谱分量。

在校准激光源的输出信号的频率和相位后，可以通过分析目标信号的频谱图，获取稳定的目标信号。具体的，第一光频梳信号可以为每次电光调制生成的光频梳信号，每次电光调制生成光频梳信号后，使用该光频梳信号生成相应的目标信号，然后获取该目标信号的频谱图，通过频谱图分析该目标信号是否为稳定的目标信号。通常，当目标信号不稳定时，频谱图中呈现的目标信号的频率稳定度不高，频谱纯净度较差。当目标信号较为稳定时，频谱图中呈现的目标信号的频率稳定度较高，频谱纯净度较好，相位噪声较低。

本申请实施例提供的信号生成方法中，通过对激光源输出的第一信号进行循环电光调制，得到第一光频梳信号，该第一光频梳信号包括频率等于第一信号的频率和目标信号的频率的和或者差的目标频谱分量，然后对第一光频梳信号滤波后，得到目标频谱分量，最后使用第一信号与目标频谱分量外差拍频得到目标信号。其中，通过对第一信号进行循环电光调制，可以得到包括较高功率的目标频谱分量的第一光频梳信号，进一步可以滤出较高功率的目标频谱分量，根据该目标频谱分量和第一信号外差拍频后，可以得到较高频率的太赫兹波信号。进一步，该方法中，还可以通过校准激光源的输出信号的频率和相位，达到稳定目标信号的目的，从而可以得到稳定的较高频率的太赫兹波信号。

本文中描述的各个方法实施例可以为独立的方案，也可以根据内在逻辑进行组合，这些方案都落入本申请的保护范围中。

上述主要从每一个模块之间关联的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，每一个模块，为了实现上述功能，其包含了执行每一个功能相应的硬件结构或软件模块，或两者结合。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本申请实施例可以根据上述方法示例进行功能模块的划分，例如，可以对应每一个功能划分每一个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，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。下面以采用对应每一个功能划分每一个功能模块为例进行说明。

以上，结合图1和图2详细说明了本申请实施例提供的方法。以下，结合图3至图5详细说明本申请实施例提供的装置和系统。应理解，装置实施例和系统实施例的描述与方法实施例的描述相互对应，因此，未详细描述的内容可以参见上文方法实施例，为了简洁，这里不再赘述。

参见图3A，图3A为本申请提供的信号生成装置的一种实施方式的结构框图。如图3A所示，该装置300可以包括：循环调制模块301和信号生成模块302。该装置300可以用于执行上文方法实施例中的各个动作。

例如：循环调制模块301，可以用于对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一信号为激光源输出的信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差。

信号生成模块302，可以用于对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。

一种可能的实现中，所述循环调制模块301具体用于：对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数。

一种可能的实现中，所述循环调制模块301具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

一种可能的实现中，所述循环调制模块301具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

一种可能的实现中，所述循环调制模块301具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

如图3B所示，所述装置300还可以包括：校准模块303，用于校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

一种可能的实现中，所述校准模块303具体用于：根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

一种可能的实现中，所述校准模块303具体用于：对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

也就是说，该装置300可实现对应于本申请实施例图2所示方法中的各步骤或者流程，该装置300可以包括用于执行图2所示方法的模块。并且，该装置300中的各模块和上述其他操作和/或功能分别为了实现图2所示方法的相应步骤。例如，该装置300中的循环调制模块301可以用于执行图2所示方法中的步骤S101，信号生成模块302可以用于执行图2所示方法中的步骤S102和步骤S103。

应理解，各模块执行上述相应步骤的具体过程在上述方法实施例中已经详细说明，为了简洁，在此不再赘述。

参见图4A，图4A为本申请提供的信号生成系统的一种实施方式的结构示意图。如图4A所示，该系统可以包括：调制器401、滤波器402和光电探测器403。

所述调制器401的输入端与激光源的输出端相连接，所述调制器401的输出端与所述滤波器402的输入端相连接，且所述调制器401的输入端与所述调制器401的输出端相连接；所述滤波器402的输出端与所述光电探测器403的输入端相连接，所述光电探测器403的输入端还与所述激光源的输出端相连接。

所述调制器401用于接收所述激光源输出的第一信号，对所述第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差。

所述滤波器402用于对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量。

所述光电探测器403用于根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。

一种可能的实现中，调制器401具体用于：对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数。

一种可能的实现中，调制器401具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

一种可能的实现中，调制器401具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

一种可能的实现中，调制器401具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

如图4B所示，所述系统还可以包括：锁相环404，所述调制器401的输出端和所述激光源的输出端均与所述锁相环404的输入端相连接，所述锁相环404的输出端与所述激光源的输入端相连接；所述锁相环404用于校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

可选的，所述锁相环404具体用于：根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

可选的，所述锁相环404具体用于：对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

下面以一个具体的例子，详细介绍本申请的信号生成系统以及使用该系统生成目标信号的具体实现过程。

参见图5A，图5A为本申请提供的信号生成系统的另一种实施方式的结构示意图。该系统可以包括：激光源501、耦合器502、耦合器503、衰减器504、延迟线505、耦合器506、光放大器507、偏振控制器508、起偏器509、光电探测器510、耦合器511、调制器512、光放大器513、光滤波器514、偏振控制器515、耦合器516、光滤波器517、光滤波器518、耦合器519、光电探测器520、电混频器521、低通滤波器522。需要说明的是，图5A只是对本申请的信号生成系统的结构进行举例说明，该系统不限于包括图5A所示的部件，还可以根据实际需要增加部件或删除部分部件，本申请对此不进行限定。

其中，激光源501的输出端与耦合器502的输入端相连接，耦合器502的输出端分别与耦合器503的输入端和耦合器519的输入端相连接，耦合器503的输出端分别与衰减器504的输入端和耦合器511的输入端相连接，衰减器504的输出端与延迟线505的输入端相连接，延迟线505的输出端与耦合器506的输入端相连接，耦合器506的输出端与光放大器507的输入端相连接，耦合器506的输出端还可以连接光谱仪，光放大器507的输出端与偏振控制器508的输入端相连接，偏振控制器508的输出端与起偏器509的输入端相连接，起偏器509的输出端与光电探测器510的输入端相连接，光电探测器510的输出端可以输出目标信号，耦合器511的输出端分别与调制器512的输入端和光滤波器517的输入端相连接，光滤波器517的输出端与耦合器506的输入端相连接，调制器512的输出端与光放大器513的输入端相连接，光放大器513的输出端与光滤波器514的输入端相连接，光滤波器514的输出端与偏振控制器515的输入端相连接，偏振控制器515的输出端与耦合器516的输入端相连接，耦合器516的输出端分别与耦合器511的输入端和光滤波器518的输入端相连接，光滤波器518的输出端与耦合器519的输入端相连接，耦合器519的输出端与光电探测器520的输入端相连接，光电探测器520的输出端与电混频器521的输入端相连接，电混频器521的输出端与低通滤波器522的输入端相连接，低通滤波器522的输出端与激光源501的输入端相连接。

图5A所示的系统包括的所有部件中，耦合器511、调制器512、光放大器513、光滤波器514、偏振控制器515和耦合器516可以构成图3A所示的循环调制模块301，耦合器503、衰减器504、延迟线505、耦合器506、光放大器507、偏振控制器508、起偏器509、光电探测器510和光滤波器517可以构成图3A所示的信号生成模块302，耦合器502、光滤波器518、耦合器519、光电探测器520、电混频器521和低通滤波器522可以构成图3B所示的校准模块303。图5A所示的系统中每一个部件的具体作用或功能可以参见后续实施例的内容。

需要说明的是，耦合器502、耦合器503、耦合器516和耦合器519都可以替换为功分器或合路器，衰减器504还可以替换为可变增益放大器。光电探测器510和光电探测器520还可以称为光电转换器或光检波器。

使用该系统生成目标信号的具体实现过程如下：

激光源501周期性的输出第一信号，第一信号的频谱图如图5B所示，第一信号可以表示为：

E_laser(t)＝E₀exp(j2πf₀+φ₀(t))

其中，E₀为第一信号E_laser(t)的幅度，f₀为第一信号E_laser(t)的频率，φ₀(t)为第一信号E_laser(t)的相位。

激光源501输出的第一信号经过耦合器502分为两路，耦合器502输出的一路第一信号经过耦合器503后再次分为两路，耦合器503输出的一路第一信号依次经过衰减器504的功率衰减处理和延迟线505的调相处理后，得到经过功率衰减处理和调相处理的第一信号，经过功率衰减处理和调相处理的第一信号的频率不变，其频谱图如图5C所示，经过功率衰减处理和调相处理的第一信号可以表示为：

E’_laser(t)＝E₁exp(j2πf₀+φ₁(t))

其中，E₁表示经过功率衰减处理和调相处理的第一信号E’_laser(t)的幅度，φ₁(t)表示经过功率衰减处理和调相处理的第一信号E’_laser(t)的相位，经过功率衰减处理和调相处理的第一信号E’_laser(t)的频率仍然是f₀。

耦合器503输出的另一路第一信号经过耦合器511输入至调制器512，与耦合器511输入至调制器512中的前一次电光调制生成的单边带光频梳信号一起被调制器512电光调制，生成双边带光频梳信号，双边带光频梳信号的频谱图如图5D所示，该双边带光频梳信号可以表示为：

E_comb1(t)＝E₀exp(j2πf₀+φ₀(t))(C₀±C₁exp(j2πf_LO2t+φ_LO2(t)±…±C_iexp(j2πf_LO2t+φ_LO2(t))

其中，C_i为该双边带光频梳信号E_comb1(t)包含的频谱分量的幅度系数，C_i为常数，i表示该双边带光频梳信号E_comb1(t)包含的频谱分量的数目，f_LO2表示输入调制器512的调制信号的频率，φ_LO2(t)表示该调制信号的相位。

双边带光频梳信号E_comb1(t)经过光放大器513的功率放大处理后，通过光滤波器514滤出单边带光频梳信号，单边带光频梳信号包括目标频谱分量，单边带光频梳信号的频谱图如图5E所示，该单边带光频梳信号可以表示为：

E_comb4(t)＝E₀exp(j2πf₀+φ₀(t))(C₀+C₁exp(j2πf_LO2t+φ_LO2(t)+…+C_iexp(j2πf_LO2t+φ_LO2(t))

单边带光频梳信号E_comb4(t)经过偏振控制器515的偏振态调整后，经过耦合器516和耦合器511分别输入至调制器512和光滤波器517，输入调制器512的单边带光频梳信号E_comb4(t)参与到下一次的电光调制过程，此处不再赘述，输入至光滤波器517的单边带光频梳信号E_comb4(t)通过光滤波器517滤出所需的目标频谱分量，目标频谱分量的频谱图如图5F所示。

例如，需要通过该系统生成的目标信号为400GHz的太赫兹波信号，输入调制器512的调制信号(即图5A所示的射频源RF源2输入的射频信号)的频率f_LO2为20GHz，则通过滤波器517滤出的目标频谱分量为距离第一信号频率的20次谐波分量，即该目标频谱分量的频率等于第一信号的频率f₀与20倍的调制信号的频率20f_LO2的差，该目标频谱分量可以表示为：

E_comb2(t)∝E₂exp(j(2π(f₀+20f_LO2)t+φ₀(t)+20φ_LO2(t))

其中，E₂表示目标频谱分量E_comb2(t)的幅度，目标频谱分量E_comb2(t)的频率为f₀+20f_LO2。

目标频谱分量E_comb2(t)与经过功率衰减处理和调相处理的第一信号E’_laser(t)在耦合器506合路，合路后的信号可以表示为：

Ecom∝E₁exp(j2πf₀+φ₁(t))E₂exp(j(2π(f₀+20f_LO2)t+φ₀(t)+20φ_LO2(t))

合路后的信号Ecom依次经过光放大器507的功率放大处理，以及偏振控制器508和起偏器509的偏振态调整后，在光电探测器510中外差拍频，其中，光电探测器510的光功率可以表示为：

P(t)∝E₁ ²+E₂ ²+E₁E₂(2π(f₀+20f_LO2)t+(φ₁(t)+φ₀(t)+20φ_LO2(t)))+cos(2π(20f_LO2)t+(φ₁(t)-φ₀(t)-20φ_LO2(t)))

将光电探测器510的响应记为R₀，则光电探测器510的输出电流可以表示为：

i(t)∝R₀(E₁ ²+E₂ ²+E₁E₂(2π(f₀+20f_LO2)t+(φ₁(t)+φ₀(t)+20φ_LO2(t)))+cos(2π(20f_LO2)t+(φ₁(t)-φ₀(t)-20φ_LO2(t))))

其中，20f_LO2为目标信号的频率，结合光电探测器510的输出电流i(t)的表达式可知，由于输入光电探测器510的经过功率衰减处理和调相处理的第一信号E’_laser(t)的频率f₀，以及目标频谱分量E_comb2(t)的频率f₀+20f_LO2，都比较高，使得两者的和f₀+f₀+20f_LO2也较高，对于该项响应，物理上并不存在，光电探测器510无法输出频率为f₀+f₀+20f_LO2的信号，而对于两者的差20f_LO2的响应，则在光电探测器510的检测范围内，在忽略直流分量后，光电探测器最后输出的即为目标信号，即400GHz的太赫兹波信号，太赫兹波信号的频谱图可以参见图5G，当图5G所示太赫兹波信号的频率nf_LO2中，n为20，f_LO2为20G时，太赫兹波信号即为400GHz的太赫兹波信号，该400GHz的太赫兹波信号可以表示为：

i_THz∝R₀E₁E₂cos(40πf_LO2(t)+(φ₁(t)-φ₀(t)-20φ_LO2(t)))

此外，生成的目标信号i_THz的相位噪声性能与第一信号E_laser(t)的相位噪声和调制器512的调制信号的相位噪声相关，关联关系可以表示为：

φ_THz∝φ₁(t)-φ₀(t)-20φ_LO2(t)

其中，φ_THz表示目标信号i_THz的相位。

所以，可以使用第一信号E_laser(t)与调制器512调制生成的单边带光频梳信号E_comb4(t)调整目标信号i_THz的相位噪声，具体的，耦合器516还可以将输入其中的单边带光频梳信号E_comb4(t)输入至光滤波器518中，经过光滤波器518滤出距离第一信号一个频率间隔的频谱分量E_comb3(t)，频谱分量E_comb3(t)的频谱图如图5H所示，频谱分量E_comb3(t)可以表示为：

E_comb3(t)∝exp(j(2π(f₀+f_LO2)t+φ₀(t)+φ_LO2(t))

需要说明的是，图5H所示的频谱分量E_comb3(t)仅仅是一个示例，还可以通过光滤波器518滤出其它频率与第一信号的频率不同的频谱分量，例如，还可以通过光滤波器518滤出频率为f₀+2f_LO2、f₀+3f_LO2或f₀+4f_LO2等的频谱分量。

频谱分量E_comb3(t)与耦合器502输出的另一路第一信号在耦合器519合路，合路后的信号的频谱图如图5I所示，合路后的信号输入至光电探测器520中，在光电探测器520中外差拍频后生成射频信号i_RF：

i_RF∝cos(2πf_LO2(t)+φ₀(t)+φ_LO2(t))

射频信号i_RF的相位噪声性能与第一信号E_laser(t)的相位噪声和调制信号的相位噪声相关联，关联关系可以表示为：φ_RF∝φ₀(t)+φ_LO2(t)，所以，可以用射频信号i_RF跟踪目标信号i_THz的变化，射频信号i_RF稳定，则目标信号i_THz稳定。

基于此，将射频信号i_RF与作为参考射频信号的预设被跟踪信号(例如图5A所示的射频源RF源1输入的射频信号)，在电混频器521中混频并鉴相后输出误差信号，将该误差信号经过低通滤波器522滤波处理后输入至激光源501，校准激光源的输出信号的相位和频率，从而稳定激光源的输出信号的相位和频率，使得第一信号的相位和频率处于较为稳定的状态，不会随机波动，进而得到高稳定度的目标信号。

需要说明的是，图5A所示的系统仅仅为本申请提供的信号生成系统的一个示例，图5A所示系统包括的所有部件中，耦合器502、耦合器503、衰减器504、延迟线505、耦合器506、光放大器507、偏振控制器508、起偏器509、耦合器511、光放大器513、光滤波器514、偏振控制器515、耦合器516、光滤波器518、耦合器519、光电探测器520、电混频器521、低通滤波器522都可以根据实际应用场景的需求选择使用，此外，还可以根据实际应用场景的需求添加其他部件，本申请对此并不进行限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以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，所述模块的划分，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，例如多个模块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。

上述本申请实施例提供的信号生成装置、信号生成系统均用于执行上文所提供的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的方法对应的有益效果，在此不再赘述。

应理解，在本申请的各个实施例中，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，各步骤序号的大小并不意味着执行顺序的先后，不对实施例的实施过程构成限定。

本说明书的各个部分均采用递进的方式进行描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点介绍的都是与其他实施例不同之处。尤其，信号生成装置、信号生成系统的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

尽管已描述了本申请的优选实施例，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申请范围的所有变更和修改。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (21)

1.一种信号生成方法，其特征在于，所述方法包括：

对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一信号为激光源输出的信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；

对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；

根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号；

其中，对第一信号进行循环电光调制，包括：

对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数。

2.根据权利要求1所述的信号生成方法，其特征在于，所述对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，包括：

对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

3.根据权利要求1所述的信号生成方法，其特征在于，所述对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，包括：

对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；

对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

4.根据权利要求1所述的信号生成方法，其特征在于，所述对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号，包括：

对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的信号生成方法，其特征在于，所述方法还包括：校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

6.根据权利要求5所述的信号生成方法，其特征在于，所述校准所述激光源的输出信号的频率和相位，包括：

根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

7.根据权利要求6所述的信号生成方法，其特征在于，所述根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位，包括：

对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；

根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；

根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

8.一种信号生成装置，其特征在于，所述装置包括：

循环调制模块，用于对第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一信号为激光源输出的信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；

其中，对第一信号进行循环电光调制时，所述循环调制模块，具体用于对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数；

信号生成模块，用于对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。

9.根据权利要求8所述的信号生成装置，其特征在于，所述循环调制模块具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

10.根据权利要求8所述的信号生成装置，其特征在于，所述循环调制模块具体用于：

对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；

对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

11.根据权利要求8所述的信号生成装置，其特征在于，所述循环调制模块具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

12.根据权利要求8至11任意一项所述的信号生成装置，其特征在于，所述装置还包括：

校准模块，用于校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

13.根据权利要求12所述的信号生成装置，其特征在于，所述校准模块具体用于：

根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

14.根据权利要求13所述的信号生成装置，其特征在于，所述校准模块具体用于：

对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；

根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；

根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

15.一种信号生成系统，其特征在于，所述系统包括：调制器、滤波器和光电探测器；

所述调制器的输入端与激光源的输出端相连接，所述调制器的输出端与所述滤波器的输入端相连接，且所述调制器的输入端与所述调制器的输出端相连接；所述滤波器的输出端与所述光电探测器的输入端相连接；

所述调制器用于接收所述激光源输出的第一信号，对所述第一信号进行循环电光调制，生成第一光频梳信号；所述第一光频梳信号包括目标频谱分量，所述目标频谱分量的频率等于所述第一信号的频率与目标信号的频率的和或者差；

其中，对所述第一信号进行循环电光调制时，所述调制器具体用于对所述第一信号与第N次电光调制的输出信号进行电光调制，生成第N+1次电光调制的输出信号；所述N为大于等于0的整数；

所述滤波器用于对所述第一光频梳信号进行第一滤波处理，生成所述目标频谱分量；

所述光电探测器用于根据所述第一信号与所述目标频谱分量外差拍频生成所述目标信号。

16.根据权利要求15所述的信号生成系统，其特征在于，所述调制器具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行单边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

17.根据权利要求15所述的信号生成系统，其特征在于，所述调制器具体用于：

对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成第N+1个双边带调制信号；

对所述第N+1个双边带调制信号进行第二滤波处理，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

18.根据权利要求15所述的信号生成系统，其特征在于，所述调制器具体用于：对所述第一信号与所述第N次电光调制的输出信号进行双边带电光调制，生成所述第N+1次电光调制的输出信号。

19.根据权利要求15至18任意一项所述的信号生成系统，其特征在于，所述系统还包括：

锁相环，所述调制器的输出端和所述激光源的输出端均与所述锁相环的输入端相连接，所述锁相环的输出端与所述激光源的输入端相连接；

所述锁相环用于校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

20.根据权利要求19所述的信号生成系统，其特征在于，所述锁相环具体用于：

根据所述第N+1次电光调制的输出信号、所述第一信号和预设被跟踪信号，校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

21.根据权利要求20所述的信号生成系统，其特征在于，所述锁相环具体用于：

对所述第N+1次电光调制的输出信号进行第三滤波处理，生成第N+1个校准频谱分量；

所述第N+1个校准频谱分量的频率与所述第一信号的频率不同；

根据所述第一信号与所述第N+1个校准频谱分量外差拍频生成的信号，以及所述预设被跟踪信号，生成第N+1个误差信号；

根据所述第N+1个误差信号校准所述激光源的输出信号的频率和相位。

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