CN113794088A - 反馈控制扫频光电振荡系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种反馈控制扫频光电振荡系统，涉及微波光子技术领域，光电振荡器，用于对扫频光信号进行处理，得到扫频电信号并输出，所述光电振荡器包括：扫频激光器，用于产生所述扫频光信号；补偿器，能够对所述光电振荡器中的扫频电信号的频率漂移进行补偿；反馈控制器，用于根据所述光电振荡器输出的扫频电信号对所述补偿器进行反馈调节，所述反馈调节能够使所述光电振荡器中的扫频电信号的频率漂移得到补偿。

Description

反馈控制扫频光电振荡系统

技术领域

本公开涉及微波光子技术领域，尤其涉及一种反馈控制扫频光电振荡系统。

背景技术

利用光学方法产生扫频电信号一直备受关注，传统电学方式产生的扫频电信号往往存在相位噪声差、高频难以实现、大带宽难以实现等问题。随着微波光子技术的发展，扫频光电振荡器用于产生扫频电信号被广泛研究，然而目前采用微波光子方法产生扫频电信号存在不稳定的弊端，光纤受温度等环境影响折射率会发生改变，进而影响产生扫频电信号的稳定性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种反馈控制扫频光电振荡系统，以缓解现有技术中光纤受环境影响等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种反馈控制扫频光电振荡系统，包括：

光电振荡器，用于对扫频光信号进行处理，得到扫频电信号并输出，所述光电振荡器包括：

扫频激光器，用于产生所述扫频光信号；

补偿器，能够对所述光电振荡器中的扫频电信号的频率漂移进行补偿；

反馈控制器，用于根据所述光电振荡器输出的扫频电信号对所述补偿器进行反馈调节，所述反馈调节能够使所述光电振荡器中的扫频电信号的频率漂移得到补偿。

在本公开实施例中，所述光电振荡器包括：

相位调制器、偏振控制器、陷波滤波器、长光纤、光放大器、所述补偿器、电耦合器、电放大器；

其中，所述扫频激光器、所述相位调制器、所述偏振控制器、所述陷波滤波器、所述长光纤、所述光放大器及所述补偿器依次之间通过光纤连接；所述补偿器、所述电耦合器、所述电放大器及所述相位调制器依次之间通过电缆连接。

在本公开实施例中，所述反馈控制器包括：

波过滤器、鉴频器及射频源；

所述电耦合器、所述波过滤器及所述鉴频器依次之间通过电缆连接；

所述射频源与所述鉴频器之间通过电缆连接；

所述电耦合器能够将所述补偿器发出的信号分为三路其一路发送给所述电放大器、一路发送给所述波过滤器及一路作为输出信号输出；

所述波过滤器用于将所述扫频电信号过滤为单频信号；

所述射频源用于产生稳定的单频本振信号；

所述鉴频器用于判断由所述波过滤器发出的信号和所述射频源发出信号的频率差的变化程度进而控制所述补偿器进行补偿。

在本公开实施例中，所述偏振控制器为单个或多个。

在本公开实施例中，所述陷波滤波器为相移光纤布拉格光栅、微环、气体吸收池中一种。

在本公开实施例中，所述光放大器的数量为单个或多个。

在本公开实施例中，所述补偿器包括：

光延时线，一端与所述光放大器连接，所述光延时线用于对所述光电振荡器中的信号进行补偿以消除所述光电振荡器中的信号频率漂移产生的损失；

光电探测器，一端与所述光延时线的另一端通过光纤连接，所述光电探测器的另一端与所述电耦合器连接；所述光电探测器用于将所述补偿器中的光信号转换为电信号。

在本公开实施例中，所述补偿器包括：

光电探测器，一端与所述光放大器连接，所述光电探测器用于将所述补偿器中的光信号转换为电信号；

电移相器，一端与所述光电探测器的另一端通过光纤连接，所述电移相器的另一端与所述电耦合器连接；所述电移相器用于对所述光电振荡器中的信号进行补偿以消除所述光电振荡器中的信号频率漂移产生的损失。

在本公开实施例中，所述波过滤器包括：

滤波器，用于对所述扫频电信号进行滤波处理。

在本公开实施例中，所述波过滤器还包括：

除频器，用于接收所述滤波器发出的信号，所述除频器能够对所述滤波器发出的信号进行除频处理。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开反馈控制扫频光电振荡系统至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)可实现鉴频器将扫频光电振荡器产生高质量扫频电信号提取单频信号与稳定的本振信号做鉴频；以及

(2)能够反馈控制光延时线或电移相器补偿环境变化引起的频率漂移。

附图说明

图1本公开实施例反馈控制扫频光电振荡系统的结构示意图。

图2本公开实施例反馈控制扫频光电振荡系统带有一种补偿器整体结构示意图。

图3本公开实施例反馈控制扫频光电振荡系统带有另一种补偿器整体结构示意图。

图4本公开实施例反馈控制扫频光电振荡系统带有一种反馈控制器的整体结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

01 光电振荡器

02 反馈控制器

011 补偿器

1 扫频激光器

2 相位调制器

3 偏振控制器

4 陷波滤波器

5 长光纤

6 光放大器

7 光延时线

8 光电探测器

9 电耦合器

10 电放大器

11 滤波器

12 鉴频器

13 射频源

14 除频器

15 电移相器

具体实施方式

本公开提供了一种反馈控制扫频光电振荡系统，所述反馈控制扫频光电振荡系统通过鉴频器将扫频光电振荡器产生高质量扫频电信号提取单频信号与稳定的本振信号做鉴频，反馈控制光延时线或电移相器补偿环境变化引起的频率漂移，可克服现有的光电振荡器的主要缺点和不足之处。

为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。

在本公开实施例中，提供一种反馈控制扫频光电振荡系统，如图1所示，所述制备方法，包括：光电振荡器01，用于对扫频光信号进行处理，得到扫频电信号并输出；光电振荡器01包括补偿器011，补偿器011能够对光电振荡器01中的信号的频率漂移进行补偿；扫频光信号通过光电振荡器中的扫频激光器1发出；反馈控制器02，用于对光电振荡器01进行反馈控制，反馈控制器02能够控制光电振荡器01中的补偿器011，进而对光电振荡器01中的信号的频率漂移进行补偿。

在本公开实施例中，光电振荡器还包括：相位调制器、偏振控制器、陷波滤波器、长光纤、光放大器、电耦合器、电放大器；其中，扫频激光器、相位调制器、偏振控制器、陷波滤波器、长光纤、光放大器及补偿器依次之间通过光纤连接；补偿器、电耦合器、电放大器及相位调制器依次之间通过电缆连接。

在本公开实施例中，反馈控制器包括：波过滤器、鉴频器及射频源；电耦合器、波过滤器及鉴频器依次之间通过电缆连接；射频源与鉴频器之间通过电缆连接；电耦合器能够将补偿器发出的信号分为三路其一路发送给电放大器、一路发送给波过滤器及一路作为输出信号输出；波过滤器用于将扫频电信号过滤为单频信号；射频源用于产生稳定的单频本振信号；鉴频器用于判断由波过滤器发出的信号和射频源发出信号的频率差的变化程度进而控制补偿器进行补偿。

在本公开实施例中，补偿器包括：光延时线，一端与光放大器连接，光延时线用于对光电振荡器中的信号进行补偿以消除光电振荡器中的信号频率漂移产生的损失；光电探测器，一端与光延时线的另一端通过光纤连接，光电探测器的另一端与电耦合器连接；光电探测器用于将补偿器中的光信号转换为电信号。

在本公开实施例中，补偿器包括：光电探测器，一端与光放大器连接，光电探测器用于将补偿器中的光信号转换为电信号；电移相器，一端与光电探测器的另一端通过光纤连接，电移相器的另一端与电耦合器连接；电移相器用于对光电振荡器中的信号进行补偿以消除光电振荡器中的信号频率漂移产生的损失。

在本公开实施例中，波过滤器包括：滤波器，用于对扫频电信号进行滤波处理。

在本公开实施例中，波过滤器还包括：除频器，用于接收滤波器发出的信号，除频器能够对滤波器发出的信号进行除频处理。

具体地，如图1至图4所示，反馈控制扫频光电振荡系统，包括扫频激光器1、相位调制器2、偏振控制器3、陷波滤波器4、长光纤5、光放大器6、光延时线7、光电探测器8、电耦合器9、电放大器10、滤波器11、鉴频器12、射频源13；其中扫频激光器1、相位调制器2、偏振控制器3、陷波滤波器4、长光纤5、光放大器6、光延时线7、光电探测器8之间依次通过光纤跳线连接；其中光电探测器8、电耦合器9、电放大器10之间依次通过电缆连接；其中电耦合器9、滤波器11、鉴频器12、之间依次通过电缆连接其中射频源13、鉴频器12之间通过电缆连接；其中鉴频器12、光延时线7之间通过电线连接。其中，扫频激光器1用于产生扫频光信号，驱动系统输出扫频电信号；

其中，扫频激光器1、相位调制器2、偏振控制器3、陷波滤波器4、长光纤5、光放大器6、光延时线7、光电探测器8、电耦合器9、电放大器10构成光电振荡器，用于产生扫频电信号；滤波器11用于将产生的扫频电信号滤出单频信号；射频源13用于产生稳定的单频本振信号；鉴频器12用于判断由滤波器11和射频源13输入信号的频率差的变化程度进而控制光延时线7进行补偿。

如图3所示，光电探测器8、电移相器15、电耦合器9依次通过电缆连接。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述说明。

如图1所示，为本发明的反馈控制扫频光电振荡系统，该反馈控制扫频光电振荡系统主要包括扫频激光器1、相位调制器2、偏振控制器3、陷波滤波器4、长光纤5、光放大器6、光延时线7、光电探测器8、电耦合器9、电放大器10、滤波器11、鉴频器12、射频源13；其中扫频激光器1、相位调制器2、偏振控制器3、陷波滤波器4、长光纤5、光放大器6、光延时线7、光电探测器8之间依次通过光纤跳线连接；其中光电探测器8、电耦合器9、电放大器10之间依次通过电缆连接；其中电耦合器9、滤波器11、鉴频器12、之间依次通过电缆连接；其中射频源13、鉴频器12之间通过电缆连接；其中鉴频器12、光延时线7之间通过电线连接。其中扫频记激光器1用于产生扫频光信号，驱动系统输出扫频电信号；扫频激光器1、相位调制器2、偏振控制器3、陷波滤波器4、长光纤5、光放大器6、光延时线7、光电探测器8、电耦合器9、电放大器10构成光电振荡器，用于产生扫频电信号；滤波器11用于将产生的扫频电信号滤出单频信号；射频源13用于产生稳定的单频本振信号；鉴频器12用于判断由滤波器11和射频源13输入信号的频率差的变化程度进而控制光延时线7进行补偿。其中光电探测器8、电移相器15、电耦合器9依次通过电缆连接，如图2所示；其中电耦合器9、滤波器11、除频器14、鉴频器12之间依次由电缆连接，如图3所示。

图3与图2一致，图3是将反馈控制放在电路中，采用的器件是电移相器15。

由扫频激光器1输出的扫频光源进入相位调制器2，由于链路中存在噪声信号，因此相位调制器2输出信号中会包含功率相等，相位相反的光边带，此时通过陷波滤波器4将某一波长的边带改变其功率或者相位，再由光电探测器8进行光电转换，实现微波光子滤波，产生扫频电信号。偏振控制器3用于改变光的偏振态，使其为陷波滤波器4的最佳偏振态，长光纤5用于提供光路延时，提高光电振荡器的品质因数(Q值)，由此产生的光信号由光放大器6放大、光电探测器8产生电信号经由电耦合器9分三路后，其中一路经电放大器10放大后进入相位调制器2形成闭合光电振荡环路，由电耦合9的另一端不断输出扫频电信号。

由电耦合器9第三个端口输出的信号进入滤波器11，由滤波器11滤出某一频率的单频信号，由射频源13输出与之相同的稳定的单频本振信号，由与光纤受环境影响折射率发生改变，因此滤波器11输出的单频信号的频率会随时间发生偏移，滤波器11输出的单频信号与射频源13输出的本振信号通过鉴频器实时监测频率差值变化，转换为电压信号实时控制光延时线7做反馈补偿。

如图4所示，电耦合器9、滤波器11、除频器14、鉴频器12之间依次由电缆连接

图4与图2一致，图4是将滤波器11滤出的电信号做用除频器14做除频处理来降低频率，这可以降低对鉴频器12的器件性能要求。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。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。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开反馈控制扫频光电振荡系统有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供了一种反馈控制扫频光电振荡系统，该反馈控制扫频光电振荡系统通过鉴频器将扫频光电振荡器产生高质量扫频电信号提取单频信号与稳定的本振信号做鉴频，反馈控制光延时线或电移相器补偿环境变化引起的频率漂移。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、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，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反馈控制扫频光电振荡系统，包括：

光电振荡器，用于对扫频光信号进行处理，得到扫频电信号并输出，所述光电振荡器包括：

扫频激光器，用于产生所述扫频光信号；

补偿器，能够对所述光电振荡器中的扫频电信号的频率漂移进行补偿；

反馈控制器，用于根据所述光电振荡器输出的扫频电信号对所述补偿器进行反馈调节，所述反馈调节能够使所述光电振荡器中的扫频电信号的频率漂移得到补偿。

2.根据权利要求1所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述光电振荡器包括：

相位调制器、偏振控制器、陷波滤波器、长光纤、光放大器、所述补偿器、电耦合器、电放大器；

其中，所述扫频激光器、所述相位调制器、所述偏振控制器、所述陷波滤波器、所述长光纤、所述光放大器及所述补偿器依次之间通过光纤连接；所述补偿器、所述电耦合器、所述电放大器及所述相位调制器依次之间通过电缆连接。

3.根据权利要求2所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述反馈控制器包括：

波过滤器、鉴频器及射频源；

所述电耦合器、所述波过滤器及所述鉴频器依次之间通过电缆连接；

所述射频源与所述鉴频器之间通过电缆连接；

所述电耦合器能够将所述补偿器发出的信号分为三路其一路发送给所述电放大器、一路发送给所述波过滤器及一路作为输出信号输出；

所述波过滤器用于将所述扫频电信号过滤为单频信号；

所述射频源用于产生稳定的单频本振信号；

所述鉴频器用于判断由所述波过滤器发出的信号和所述射频源发出信号的频率差的变化程度进而控制所述补偿器进行补偿。

4.根据权利要求2所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述偏振控制器为单个或多个。

5.根据权利要求2所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述陷波滤波器为相移光纤布拉格光栅、微环、气体吸收池中一种。

6.根据权利要求2所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述光放大器的数量为单个或多个。

7.根据权利要求3所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述补偿器包括：

光延时线，一端与所述光放大器连接，所述光延时线用于对所述光电振荡器中的信号进行补偿以消除所述光电振荡器中的信号频率漂移产生的损失；

光电探测器，一端与所述光延时线的另一端通过光纤连接，所述光电探测器的另一端与所述电耦合器连接；所述光电探测器用于将所述补偿器中的光信号转换为电信号。

8.根据权利要求3所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述补偿器包括：

光电探测器，一端与所述光放大器连接，所述光电探测器用于将所述补偿器中的光信号转换为电信号；

电移相器，一端与所述光电探测器的另一端通过光纤连接，所述电移相器的另一端与所述电耦合器连接；所述电移相器用于对所述光电振荡器中的信号进行补偿以消除所述光电振荡器中的信号频率漂移产生的损失。

9.根据权利要求3所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述波过滤器包括：

滤波器，用于对所述扫频电信号进行滤波处理。

10.根据权利要求7所述的反馈控制扫频光电振荡系统，其中，所述波过滤器还包括：

除频器，用于接收所述滤波器发出的信号，所述除频器能够对所述滤波器发出的信号进行除频处理。

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