CN114993465B - 一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，包括OEO谐振腔链路和OEO腔长调节链路，所述OEO谐振腔链路包括激光器、马赫‑曾德调制器、光纤分束器、光延迟线、光电探测器、放大器、第一功率分配器、带通滤波器、压控移相器和第二功率分配器，所述OEO长调节链路包括晶振、鉴频鉴相器、环路滤波电路和第三功率分配器；本发明通过OEO腔长链路对OEO的各模式频率进行稳定，同时将超弱频偏光信号注入至光电振荡器的谐振腔中，能够大幅提升系统灵敏度，补全超弱频偏光信号检测领域的空白，且可调节光延迟线或对超弱频偏光信号进行一定处理，从而大幅提升频偏测量范围，提高现有频偏光信号检测系统的灵活性。

Description

一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统
技术领域
本发明涉及超弱频偏光检测技术领域，尤其涉及一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统。
背景技术
随着光电探测器、电光调制器等各种光学器件、仪器的发展，越来越多的领域开始重视对光信号的检测，其中，由于光信号的频率偏移量携带着丰富的信息，因此频偏光检测显得尤为重要；
除此之外，由于功率限制，在某些领域，如通信、雷达、医疗、物联网、精密仪器控制、微观物理学等领域都对超弱频偏光检测技术提出了迫切的需求，开展对超弱频偏光检测技术的研究有重要的科学意义和实际需求，因此，本发明提出一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，该基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统通过OEO腔长链路对OEO的各模式频率进行稳定；同时将超弱频偏光信号注入至光电振荡器的谐振腔中，能够大幅提升系统灵敏度，补全超弱频偏光信号检测领域的空白；且可调节光延迟线或对超弱频偏光信号进行一定处理，从而大幅提升频偏测量范围，提高现有频偏光信号检测系统的灵活性。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，包括OEO谐振腔链路和OEO腔长调节链路，所述OEO谐振腔链路包括激光器、马赫-曾德调制器、光纤分束器、光延迟线、光电探测器、放大器、第一功率分配器、带通滤波器、压控移相器和第二功率分配器，所述OEO长调节链路包括晶振、鉴频鉴相器、环路滤波电路和第三功率分配器。
进一步改进在于：所述激光器、马赫-曾德调制器、光纤分束器、光延迟线和光电探测器输入端之间通过光纤依次连接，所述光电探测器输出端与放大器、第一功率分配器、带通滤波器、压控移相器和第二功率分配器依次通过电路连接，所述晶振、鉴频鉴相器、环路滤波电路和第三功率分配器依次通过电路连接，所述第三功率分配器输出压控移位器电路连接。
进一步改进在于：所述激光器发出频率为f1，波长为λ的激光信号依次通过马赫-曾德调制器、光纤分束器和光延迟线输入至光电探测器，并由光电探测器输出电信号。
进一步改进在于：所述第二功率分配器为两路输出，其中一路与马赫-曾德调制器通过电路连接形成基频振荡频率为f2的OEO环路，另一路与鉴频鉴相器通过电路连接。
进一步改进在于：所述鉴频鉴相器输入端为两路，一路是第二功率分配器的一路输出信号，另一路是晶振输出的参考信号。
进一步改进在于：所述光纤分束器输入端为两路，一路是马赫-曾德调制器的光信号，另一路是频率为f3的超弱频偏光信号。
进一步改进在于：所述第一功率分配器上电路连接有电谱仪，所述电谱仪的频率为f4，所述第三功率分配器上电路连接有示波器。
本发明的有益效果为：本发明通过OEO腔长链路对OEO的各模式频率进行稳定；同时将超弱频偏光信号注入至光电振荡器的谐振腔中，能够大幅提升系统灵敏度，补全超弱频偏光信号检测领域的空白；且可调节光延迟线或对超弱频偏光信号进行一定处理，从而大幅提升频偏测量范围，提高现有频偏光信号检测系统的灵活性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一系统架构图。
图2为本发明实施例二系统架构图。
其中：1、激光器；2、马赫-曾德调制器；3、光纤分束器；4、光延迟线；5、光电探测器；6、放大器；7、第一功率分配器；8、带通滤波器；9、压控移相器；10、第二功率分配器；11、晶振；12、鉴频鉴相器；13、环路滤波电路；14、第三功率分配器；15、示波器；16、电谱仪；17、第一光纤分束器；18、环形器；19、第一射频源；20、第二射频源；21、第一声光移频器；22、第二声光移频器；23、激光收发装置；24、第二光纤分束器。
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作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
根据图1所示，本实施例提供了一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，包括OEO谐振腔链路和OEO腔长调节链路，所述OEO谐振腔链路包括激光器1、马赫-曾德调制器2、光纤分束器3、光延迟线4、光电探测器5、放大器6、第一功率分配器7、带通滤波器8、压控移相器9和第二功率分配器10，所述激光器1、马赫-曾德调制器2、光纤分束器3、光延迟线4和光电探测器5输入端之间通过光纤依次连接，所述光电探测器5输出端与放大器6、第一功率分配器7、带通滤波器8、压控移相器9和第二功率分配器10依次通过电路连接，所述OEO长调节链路包括晶振11、鉴频鉴相器12、环路滤波电路13和第三功率分配器14，所述晶振11、鉴频鉴相器12、环路滤波电路13和第三功率分配器14依次通过电路连接，所述第三功率分配器14输出压控移位器电路连接。
所述激光器1发射频率为f1，波长为λ的激光输入至马赫-曾德调制器2作为光电振荡器的光输入。
输入至马赫-曾德调制器2的光信号通过光纤分束器3，光延迟线4输入至光电探测器5，光电探测器5输出的电信号依次经过放大器6，第一功率分配器7，带通滤波器8，压控移相器9，到达第二功率分配器10后分为两路输出，一路输入至马赫-曾德调制器2形成基频振荡频率为f2的OEO环路，一路输入至鉴频鉴相器12与晶振11输出的参考信号进行比较，两信号之间的频率差与相位差被鉴频鉴相器12转化为电信号输出，依次经过环路滤波电路13与第三功率分配器14，输出至压控移相器9，最终实现对OEO腔长的调节与稳定，即OEO基频频率稳定为f2。
频率为f3的超弱频偏光信号经光纤分束器3注入至光电振荡器环路，调节光延迟线4或对注入的超弱频偏光信号进行一定处理，使得注入信号达到可被检测的状态，此时电谱仪16频率记为f4，即超弱频偏光信号相对激光器1输出光信号频率的频偏，同时可以根据调节光延迟线的方式，反演出激光器1输出光信号频率f1与超弱频偏光信号频率f3的关系，所述第三功率分配器14上电路连接有示波器15。
实施例二
根据图2所示，本实施例提供了一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，激光器1发射频率为f1，波长为λ的激光输入至第一光纤分束器17分别输出至环形器18以及马赫-曾德调制器3。
第一光纤分束器17输出的光信号输入至环形器18的1号口，由环形器18的2号口依次输出至第一声光移频器21、第二声光移频器22与激光收发装置23，由激光收发装置23完成对光信号的发射与接收。由激光收发装置23接收到的光信号依次输入至第二声光移频器22、第一声光移频器21、环形器18的2号口，后由环形器18的3号口输出第二光纤分束器24。
输入至马赫-曾德调制器3的光信号通过第二光纤分束器24，光延迟线4输入至光电探测器5，光电探测器5输出的电信号依次经过电放大器6，第一功率分配器7，带通滤波器8，压控移相器9，到达第二功率分配器10后分为两路输出，一路输入至马赫-曾德调制器3形成基频振荡频率为f2的OEO环路，一路输入至鉴频鉴相器12与晶振11输出的参考信号进行比较，两信号之间的频率差与相位差被鉴频鉴相器12转化为电信号输出，依次经过环路滤波电路13与第三功率分配器14，输出至压控移相器9，最终实现对OEO腔长的调节与稳定，即OEO基频频率稳定为f2。
将第一射频源19的频率记为fRF-1，第二射频源20的频率记为fRF-2，将激光收发装置发射与接收的光信号的频率差值记为Δf，故输入至第二光纤分束器24的光信号频率f3满足f3＝f1+2fRF-1+2fRF-2+Δf。频率为f3的光信号注入至光电振荡器环路，调节光延迟线4或改变第一射频源19的频率fRF-1以及第二射频源20的频率fRF-2，使得注入信号达到可被检测的状态，此时电谱仪16频率记为f4，即超弱频偏光信号相对激光器1输出光信号频率的频偏，同时可以根据调节光延迟线的方式，反演出f1与Δf的关系。
在本实施例的系统中，可以通过调节第一射频源19与第二射频源20，以控制第一声光移频器21与第二声光移频器22的移频量，从而减小频偏量与OEO谐振频率的偏差，使系统的灵敏度和精度得到大幅提升。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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 (3)

1.一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，其特征在于：包括OEO谐振腔链路和OEO腔长调节链路，所述OEO谐振腔链路包括激光器(1)、马赫-曾德调制器(2)、光纤分束器(3)、光延迟线(4)、光电探测器(5)、放大器(6)、第一功率分配器(7)、带通滤波器(8)、压控移相器(9)和第二功率分配器(10)，所述OEO腔长调节链路包括晶振(11)、鉴频鉴相器(12)、环路滤波电路(13)和第三功率分配器(14)；
所述激光器(1)、马赫-曾德调制器(2)、光纤分束器(3)、光延迟线(4)和光电探测器(5)输入端之间通过光纤依次连接，所述光电探测器(5)输出端与放大器(6)、第一功率分配器(7)、带通滤波器(8)、压控移相器(9)和第二功率分配器(10)依次通过电路连接，所述晶振(11)、鉴频鉴相器(12)、环路滤波电路(13)和第三功率分配器(14)依次通过电路连接，所述第三功率分配器(14)输出端与所述压控移相器(9)通过电路连接；
所述第二功率分配器(10)为两路输出，其中一路与马赫-曾德调制器(2)通过电路连接形成基频振荡频率为f2的OEO环路，另一路与鉴频鉴相器(12)通过电路连接；
所述鉴频鉴相器(12)输入端为两路，一路是第二功率分配器(10)的一路输出信号，另一路是晶振(11)输出的参考信号；
所述光纤分束器(3)输入端为两路，一路是马赫-曾德调制器(2)的光信号，另一路是频率为f3的超弱频偏光信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，其特征在于：所述激光器(1)发出频率为f1，波长为λ的激光信号依次通过马赫-曾德调制器(2)、光纤分束器(3)和光延迟线(4)输入至光电探测器(5)，并由光电探测器(5)输出电信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于光电振荡器的超弱频偏光检测系统，其特征在于：所述第一功率分配器(7)上电路连接有电谱仪(16)，所述电谱仪(16)的频率为f4，所述第三功率分配器(14)上电路连接有示波器(15)。
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