CN116154598B - 基于oam和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器及振荡方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于OAM和宇称‑时间对称性破缺的光电振荡器，包括第一激光器、第一光分束器、第一光衰减器、第二光衰减器、第一光准直器、第二光准直器、第一螺旋相位板、第二螺旋相位板、第三光准直器、第四光准直器、第一光耦合器、第一电光调制器、第一单模光纤环、第一可调光延时线、第一光电探测器、第一电滤波器、第一电放大器、第一电功率分束器。本发明还提供一种基于OAM和宇称‑时间对称性破缺的光电振荡器的振荡方法。本发明使用光电振荡结构，利用OAM实现宇称‑时间对称性破缺技术，能够得到低相噪的微波甚至太赫兹信号。使得该类振荡器的结构更为稳定可靠，为高质量微波甚至太赫兹信号的发生提供性能稳定的可实用化方案。
Description
技术领域
本发明涉及微波以及太赫兹信号发生领域，尤其涉及一种基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器及振荡方法。
背景技术
光电振荡器能够产生低相噪、频率可调的高质量微波信号，被广泛用于雷达、通信等应用中。为了使光电振荡器稳定地单模振荡，目前常用的方法主要有三大类：第一类是双环结构，使用两个不等长的振荡环路，利用游标效应使环路产生单模振荡信号；第二类是注入锁定，将一个独立的微波信号注入到振荡环路中，并与振荡信号耦合后调制到激光载波上；第三类是中频滤波，使用一个独立的微波信号将振荡信号下变频到中频，接着使用窄带中频滤波器对中频信号滤波，最后使用该独立的微波信号对滤波后的中频信号进行上变频。由于双环结构难以有效地抑制边模以及保证稳定的振荡，特别在产生较高频信号时，双环结构的上述问题更为突出，并且基于注入锁定以及中频滤波的方法都需要一个在近载端相噪性能好的微波源，增加了系统成本，也不利于振荡信号的频率调谐。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供一种基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器及振荡方法。
本发明的第一个方面提供一种基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，包括第一激光器（1）、第一光分束器（2）、第一光衰减器（3）、第二光衰减器（4）、第一光准直器（5）、第二光准直器（6）、第一螺旋相位板（7）、第二螺旋相位板（8）、第三光准直器（9）、第四光准直器（10）、第一光耦合器（11）、第一电光调制器（12）、第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）、第一光电探测器（15）、第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18）；
所述第一激光器（1）的输出端与第一光分束器（2）的输入端相连，由第一激光器（1）发出的单频激光信号经第一光分束器（2）分为两路；第一光分束器（2）的第一光输出端（19）与第一轨道角动量模式发生模块的输入端相连，第一光分束器（2）的第二光输出端与第二轨道角动量模式发生模块的输入端相连；
所述第一轨道角动量模式发生模块由顺次连接的第一光衰减器（3）、第一光准直器（5）、第一螺旋相位板（7）、第三光准直器（9）组成，从第一光分束器（2）的第一光输出端（19）输出的激光信号注入到第一轨道角动量模式发生模块后输出具有一个轨道角动量模式的OAM光信号；
所述第二轨道角动量模式发生模块由顺次连接的第二光衰减器（4）、第二光准直器（6）、第二螺旋相位板（8）、第四光准直器（10）组成，从第一光分束器（2）的第二光输出端输出的激光信号注入到第二轨道角动量模式发生模块后输出具有一个轨道角动量模式的OAM光信号；
所述第三光准直器（9）的输出端与第一光耦合器（11）的第一输入端（21）相连，第四光准直器（10）的输出端与第一光耦合器（11）的第二输入端（22）相连；第一光耦合器（11）的输出端与第一电光调制器（12）的光输入端相连；第一轨道角动量模式发生模块输出的OAM光信号和第二轨道角动量模式发生模块输出的第二轨道角动量模式发生模块分别注入到第一光耦合器（11）的第一输入端（21）和第二输入端（22），第一光耦合器（11）的输出端输出具有两个独立的且功率可调的轨道角动量模式的OAM光信号作为光载波，注入到第一电光调制器（12）的光输入端；
所述第一电光调制器（12）的光输出端经第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）后与第一光电探测器（15）的光输入端相连；从第一电光调制器（12）的光输出端输出的调制信号经第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）传输后，到达第一光电探测器（15）的光输入端，第一光电探测器（15）将到达的光信号转换为电信号；
所述第一光电探测器（15）的输出端依次连接第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18），所述电信号被放大后经第一电功率分束器（18）一分为二；第一电功率分束器（18）的第一输出端（23）与第一电光调制器（12）的电输入端相连，使系统构成闭环振荡环路；第一电功率分束器（18）的第二输出端（24）输出的电信号作为系统的振荡信号输出。
进一步，通过调节第一电滤波器（16）的中心频率实现振荡信号的频率调谐。
进一步，第一激光器（1）、第一螺旋相位板（7）和第二螺旋相位板（8）产生具有两个轨道角动量模式的OAM光信号，该OAM信号的两个模式光信号在振荡环路中传输至第一光电探测器（15）并经历相同的传输路径。
进一步，通过调节第一光衰减器（3）、第二光衰减器（4），使得两路模式光信号之间的光功率满足宇称-时间对称性破缺的条件，即可实现单模振荡。
进一步，采用光电振荡器产生高质量电信号，采用宇称-时间对称性破缺技术保证光电振荡器单模振荡。
进一步，将第一光分束器（2）、第一轨道角动量模式发生模块、第二轨道角动量模式发生模块和第一光耦合器（11）放置在振荡环路中，并且将其放置在单模光纤环之后；
即第一激光器（1）的输出端与第一电光调制器（12）的光输入端相连，第一电光调制器（12）的输出端经过第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）后与第一光分束器（2）的输入端相连；第一光分束器（2）的第一光输出端（19）与第一轨道角动量模式发生模块的输入端相连，第一光分束器（2）的第二光输出端与第二轨道角动量模式发生模块的输入端相连；
第三光准直器（9）的输出端与第一光耦合器（11）的第一输入端（21）相连，第四光准直器（10）的输出端与与第一光耦合器（11）的第二输入端（22）相连；第一光耦合器（11）的输出端与第一光电探测器（15）的光输入端相连；第一光电探测器（15）的输出端依次连接第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18）；第一电功率分束器（18）的第一输出端（23）与第一电光调制器（12）的电输入端相连；第一电功率分束器（18）的第二输出端（24）输出的电信号作为系统的振荡信号输出。
进一步，将第一光分束器（2）替换为第五光准直器（25），将第一轨道角动量模式发生模块和第二轨道角动量模式发生模块替换为空间光调制器（26）；将第一光耦合器（11）替换为第六光准直器（27）；
即第一激光器（1）的输出端与第一电光调制器（12）的光输入端相连，第一电光调制器（12）的输出端经过第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）后与第五光准直器（25）的输入端相连；第五光准直器（25）的输出端与空间光调制器（26）的输入端相连空间光调制器的输出端与第六光准直器（27）的输入端相连；
第六光准直器（27）的输出端与第一光电探测器（15）的光输入端相连；第一光电探测器（15）的输出端依次连接第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18）；第一电功率分束器（18）的第一输出端（23）与第一电光调制器（12）的电输入端相连；第一电功率分束器（18）的第二输出端（24）输出的电信号作为系统的振荡信号输出。
本发明的第二个方面提供一种基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器的振荡方法，包括以下步骤：
S1，设第一激光器输出的激光信号为高斯光，经第一轨道角动量模式发生模块第二轨道角动量模式发生模块后，产生的两路涡旋光束的光场可以分别表示为：（1）
（2）
式中，和/>分别表示两路涡旋光束的光场幅度，/>为高斯光束的束腰半径，/>为径向坐标，高斯光束的中心为/>，/>为拓扑电荷数，/>为方位角，/>表示光束的光信号频率；
S2，将两路涡旋光束经第一光耦合器耦合后，一起注入到第一电光调制器中；随后，该两路涡旋光束在电光调制器中被分别调制上振荡产生的电信号，调制后的两路涡旋光束可以分别表示为：（3）
（4）
式中，表示调制器的半波电压，/>为直流偏置电压，/>为振荡信号的幅度，为振荡信号的频率，/>为振荡信号的相位；
S3，进入第一光电探测器的光信号被转换成电信号，转换后的电信号可以表示为：（5）
式中，表示转换后电信号的幅度；转换后的电信号经第一电滤波器滤波以及第一电放大器放大后，部分电信号作为调制信号，被反馈调制到两路涡旋光束上，构成闭环振荡；部分电信号从振荡环路中输出，作为最终的振荡信号。
进一步，所述步骤S3中，被调制后的两路涡旋光束一起注入到后续的光电振荡环路中；由于在一定长度的单模光纤传输距离内（一般小于1 km），OAM光可以稳定传输，因此在一定的单模光纤环长内，被调制后的两路涡旋光束可以独立且稳定地传输到第一光电探测器15的光输入端而互不影响，从而两路涡旋光束在振荡环路中经历相同的传输路径。
进一步，所述步骤S3中，通过调节第一光衰减器和第二光衰减器的功率衰减量，使其中一路涡旋光束经历增益，另一路涡旋光束经历衰减/>，并且/>，达到宇称-时间对称性破缺的要求，从而保证系统输出频谱纯净的单模振荡信号。
本发明的有益效果是：本发明基于宇称-时间对称性破缺技术，利用螺旋相位板或空间光调制器在振荡环路中产生具有两个独立模式的OAM光信号。该OAM光信号中的两路独立的模式光信号在振荡环路中经历相同的传输路径，满足宇称-时间对称性破缺技术中所要求的结构对称条件。通过分别调节两路独立的模式光信号的功率，使其满足宇称-时间对称性破缺技术中所要求的增益/损耗条件，即其中一路经历增益，另一路经历衰减，并且增益值与衰减值相同，该基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器即可实现单模振荡。由于理论上光电振荡器产生的信号的相噪性能与信号频率无关，因此使用光电振荡器在大带宽范围内产生微波甚至太赫兹信号时，信号的质量不会严重恶化。该光电振荡器采用OAM构造宇称-时间对称结构，无需对光信号进行偏振控制，具有更稳定的系统结构，简化了基于宇称-时间对称性破缺技术的光电振荡器的实现难度，提升了该类光电振荡器的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例1的光电振荡器的结构示意图；
图2是一种高斯光束的光强分布示意图；
图3是两路涡旋光束耦合后的光强分布示意图；
图4是本发明实施例3的光电振荡器的结构示意图；
图5是本发明实施例4的光电振荡器的结构示意图；
附图标记说明：1、第一激光器；2、第一光分束器；3、第一光衰减器；4、第二光衰减器；5、第一光准直器；6、第二光准直器；7、第一螺旋相位板；8、第二螺旋相位板；9、第三光准直器；10、第四光准直器；11、第一光耦合器；12、第一电光调制器；13、第一单模光纤环；14、第一可调光延时线；15、第一光电探测器；16、第一电滤波器；17、第一电放大器；18、第一电功率分束器；19、第一光分束器的第一光输出端；20、第一光分束器的第二光输出端；21、第一光耦合器第一输入端；22、第一光耦合器的第二输入端；23、第一电功率分束器的第一输出端；24、第一电功率分束器的第二输出端；25、第五光准直器；26、空间光调制器；27、第六光准直器。
实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“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，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，一种基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，包括第一激光器1、第一光分束器2、第一光衰减器3、第二光衰减器4、第一光准直器5、第二光准直器6、第一螺旋相位板7、第二螺旋相位板8、第三光准直器9、第四光准直器10、第一光耦合器11、第一电光调制器12、第一单模光纤环13、第一可调光延时线14、第一光电探测器15、第一电滤波器16、第一电放大器17、第一电功率分束器18；
所述第一激光器1的输出端与第一光分束器2的输入端相连，由第一激光器1发出的单频激光信号经第一光分束器2分为两路；第一光分束器2的第一光输出端19与第一轨道角动量模式发生模块的输入端相连，第一光分束器2的第二光输出端与第二轨道角动量模式发生模块的输入端相连；
所述第一轨道角动量模式发生模块由顺次连接的第一光衰减器3、第一光准直器5、第一螺旋相位板7、第三光准直器9组成，从第一光分束器2的第一光输出端19输出的激光信号注入到第一轨道角动量模式发生模块后输出具有一个轨道角动量模式的OAM光信号；
所述第二轨道角动量模式发生模块由顺次连接的第二光衰减器4、第二光准直器6、第二螺旋相位板8、第四光准直器10组成，从第一光分束器2的第二光输出端输出的激光信号注入到第二轨道角动量模式发生模块后输出具有一个轨道角动量模式的OAM光信号；
所述第三光准直器9的输出端与第一光耦合器11的第一输入端21相连，第四光准直器10的输出端与第一光耦合器11的第二输入端22相连；第一光耦合器11的输出端与第一电光调制器12的光输入端相连；第一轨道角动量模式发生模块输出的OAM光信号和第二轨道角动量模式发生模块输出的第二轨道角动量模式发生模块分别注入到第一光耦合器11的第一输入端21和第二输入端22，第一光耦合器11的输出端输出具有两个独立的且功率可调的轨道角动量模式的OAM光信号作为光载波，注入到第一电光调制器12的光输入端；
所述第一电光调制器12的光输出端经第一单模光纤环13、第一可调光延时线14后与第一光电探测器15的光输入端相连；从第一电光调制器12的光输出端输出的调制信号经第一单模光纤环13、第一可调光延时线14传输后，到达第一光电探测器15的光输入端，第一光电探测器15将到达的光信号转换为电信号；
所述第一光电探测器15的输出端依次连接第一电滤波器16、第一电放大器17、第一电功率分束器18，所述电信号被放大后经第一电功率分束器18一分为二；第一电功率分束器18的第一输出端23与第一电光调制器12的电输入端相连，使系统构成闭环振荡环路；第一电功率分束器18的第二输出端24输出的电信号作为系统的振荡信号输出。
实施例2
一种基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器的振荡方法，包括以下步骤：
S1，产生涡旋光束通常可以在输入高斯光的基础上加载角向相位，其中/>为拓扑电荷数，/>为方位角。假设第一激光器1输出的激光信号为高斯光，经过由第一光衰减器3、第一光准直器5、第一螺旋相位板7、第三光准直器9组成的轨道角动量模式发生模块以及由第二光衰减器4、第二光准直器6、第二螺旋相位板8、第四光准直器10组成的轨道角动量模式发生模块后，产生的两路涡旋光束的光场可以分别表示为：（1）
（2）
式中，和/>分别表示两路涡旋光束的光场幅度，/>为高斯光束的束腰半径，/>为径向坐标，高斯光束的中心为/>，/>为拓扑电荷数，/>为方位角，/>表示光束的光信号频率；
S2，该两路涡旋光束经第一光耦合器11耦合后，一起注入到第一电光调制器12中。随后，该两路涡旋光束在电光调制器12中被分别调制上振荡产生的电信号，调制后的两路涡旋光束可以分别表示为：
（3）
（4）式中，/>表示调制器的半波电压，/>为直流偏置电压，/>为振荡信号的幅度，/>为振荡信号的频率，/>为振荡信号的相位；
S3，被调制后的两路涡旋光束一起注入到后续的光电振荡环路中。由于在一定长度的单模光纤传输距离内，OAM光可以稳定传输，因此在一定的单模光纤环长内，被调制后的两路涡旋光束可以独立且稳定地传输到第一光电探测器的光输入端而互不影响，从而两路涡旋光束在振荡环路中经历相同的传输路径。进入第一光电探测器15的光信号被转换成电信号，转换后的电信号可以表示为：
（5）
式中，表示转换后电信号的幅度；转换后的电信号经第一电滤波器16滤波以及第一电放大器17放大后，部分电信号作为调制信号，被反馈调制到两路涡旋光束上，构成闭环振荡；部分电信号从振荡环路中输出，作为最终的振荡信号。此时，通过调节第一光衰减器3和第二光衰减器4的功率衰减量，使其中一路涡旋光束经历增益/>，另一路涡旋光束经历衰减/>，并且/>，可以达到宇称-时间对称性破缺的要求，从而保证系统输出频谱纯净的单模振荡信号。
实施例3
可选地，作为本发明的另一个实施例，如图4所示，包括第一激光器1、第一电光调制器2、第一单模光纤环3、第一可调光延时线4、第一光分束器5、第一光衰减器6、第二光衰减器7、第一光准直器8、第二光准直器9、第一螺旋相位板10、第二螺旋相位板11、第三光准直器12、第四光准直器13、第一光耦合器14、第一光电探测器15、第一电滤波器16、第一电放大器17、第一电功率分束器18；
第一激光器1、第一电光调制器12、第一单模光纤环13、第一可调光延时线14、第一光分束器2通过光纤顺次相连；第一光分束器2和第一光衰减器3，以及第一光分束器2和第二光衰减器4分别通过光纤相连；第一光衰减器3、第一光准直器5、第一螺旋相位板7、第三光准直器9、第一光耦合器11依次前后设置，构成第一个轨道角动量模式发生模块；第二光衰减器4、第二光准直器6、第二螺旋相位板8、第四光准直器10、第一光耦合器11依次前后设置，构成第二个轨道角动量模式发生模块；第一光耦合器11、第一光电探测器15通过光纤相连；第一光电探测器15、第一电滤波器16、第一电放大器17、第一电功率分束器18、第一电光调制器12通过电同轴线顺次相连。
本实施例3与图1所示实施例1的工作原理相同，区别在于将两个轨道角动量模式发生模块放置在振荡环路中，并且将其放置在单模光纤环之后。由于OAM光信号并不能在单模光纤中进行长距离传输，将轨道角动量模式发生模块放置在单模光纤环之后可以避免OAM光信号在长单模光纤环中传输，从而使得该光电振荡器不仅可以利用OAM技术，而且保证光电振荡器的环长不受限，提高了基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器的相噪性能。
实施例4
可选地，作为本发明的另一个实施例，如图5所示，包括第一激光器1、第一电光调制器12、第一单模光纤环13、第一可调光延时线14、第一光准直器25、第一空间光调制器26、第二光准直器27、第一光电探测器15、第一电滤波器16、第一电放大器17、第一电功率分束器18；
第一激光器1、第一电光调制器12、第一单模光纤环13、第一可调光延时线14通过光纤顺次相连；第一可调光延时线14、第一光准直器25、第一空间光调制器26、第二光准直器27、第一光电探测器15依次前后设置，构成轨道角动量模式发生模块，通过优化调制到第一空间光调制器26上的相位信息，产生具有两个独立模式的OAM光信号；第一光电探测器15、第一电滤波器16、第一电放大器17、第一电功率分束器18、第一电光调制器12通过电同轴线顺次相连。
本实施例3与图1所示实施例1和图4所示实施例3的工作原理相同，区别在于将两个轨道角动量模式发生模块替换成了空间光调制器，通过优化调制到空间光调制器上的相位信号，在振荡环路中产生两路独立的模式光信号，并且可以分别控制该两路模式光信号的功率，使其满足宇称-时间对称性破缺的要求。由于使用空间光调制器后，该光电振荡器成为了一个单环结构的振荡器，降低了双环宇称-时间对称结构中对双环结构一致性的严格要求，简化了基于宇称-时间对称性破缺的光电振荡器的实现难度，更利于工程化实现。
本发明基于OAM和宇称-时间对称性破缺技术，采用OAM光信号实现光电振荡器中宇称-时间对称性破缺所需要满足的条件，保证该光电振荡器实现单模振荡。由于无需对环路中的光信号进行偏振控制，该光电振荡器具有更好的稳定性。基于OAM（轨道角动量）和宇称-时间对称性破缺技术，在振荡环路中产生具有两个独立模式的OAM光信号，并且该两路OAM光信号在振荡环路中经历结构相同的光路。通过分别调节两路OAM光信号的功率，使其满足宇称-时间对称性破缺所需要的增益/损耗条件，保证基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器能够稳定地单模振荡。简化了基于光光信号调制的振荡器的实现难度。由于在该光电振荡器中无需对环路中的光信号进行偏振控制，该光电振荡器具有更好的稳定性。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，其特征在于：包括第一激光器（1）、第一光分束器（2）、第一光衰减器（3）、第二光衰减器（4）、第一光准直器（5）、第二光准直器（6）、第一螺旋相位板（7）、第二螺旋相位板（8）、第三光准直器（9）、第四光准直器（10）、第一光耦合器（11）、第一电光调制器（12）、第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）、第一光电探测器（15）、第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18）；
所述第一激光器（1）的输出端与第一光分束器（2）的输入端相连，由第一激光器（1）发出的单频激光信号经第一光分束器（2）分为两路；第一光分束器（2）的第一光输出端（19）与第一轨道角动量模式发生模块的输入端相连，第一光分束器（2）的第二光输出端（20）与第二轨道角动量模式发生模块的输入端相连；
所述第一轨道角动量模式发生模块由顺次连接的第一光衰减器（3）、第一光准直器（5）、第一螺旋相位板（7）、第三光准直器（9）组成，从第一光分束器（2）的第一光输出端（19）输出的激光信号注入到第一轨道角动量模式发生模块后输出具有一个轨道角动量模式的OAM光信号；
所述第二轨道角动量模式发生模块由顺次连接的第二光衰减器（4）、第二光准直器（6）、第二螺旋相位板（8）、第四光准直器（10）组成，从第一光分束器（2）的第二光输出端输出的激光信号注入到第二轨道角动量模式发生模块后输出具有一个轨道角动量模式的OAM光信号；
所述第三光准直器（9）的输出端与第一光耦合器（11）的第一输入端（21）相连，第四光准直器（10）的输出端与第一光耦合器（11）的第二输入端（22）相连；第一光耦合器（11）的输出端与第一电光调制器（12）的光输入端相连；第一轨道角动量模式发生模块输出的OAM光信号和第二轨道角动量模式发生模块输出的OAM光信号分别注入到第一光耦合器（11）的第一输入端（21）和第二输入端（22），第一光耦合器（11）的输出端输出具有两个独立的且功率可调的轨道角动量模式的OAM光信号作为光载波，注入到第一电光调制器（12）的光输入端；
所述第一电光调制器（12）的光输出端经第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）后与第一光电探测器（15）的光输入端相连；从第一电光调制器（12）的光输出端输出的调制信号经第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）传输后，到达第一光电探测器（15）的光输入端，第一光电探测器（15）将到达的光信号转换为电信号；
所述第一光电探测器（15）的输出端依次连接第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18），所述电信号被放大后经第一电功率分束器（18）一分为二；第一电功率分束器（18）的第一输出端（23）与第一电光调制器（12）的电输入端相连，使系统构成闭环振荡环路；第一电功率分束器（18）的第二输出端（24）输出的电信号作为系统的振荡信号输出。
2.如权利要求1所述的基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，其特征在于：通过调节第一电滤波器（16）的中心频率实现振荡信号的频率调谐。
3.如权利要求1所述的基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，其特征在于：第一激光器（1）、第一螺旋相位板（7）和第二螺旋相位板（8）产生具有两个轨道角动量模式的OAM光信号，该OAM信号的两个模式光信号在振荡环路中传输至第一光电探测器（15）并经历相同的传输路径。
4.如权利要求1所述的基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，其特征在于：通过调节第一光衰减器（3）、第二光衰减器（4），使得两路模式光信号之间的光功率满足宇称-时间对称性破缺的条件，即可实现单模振荡。
5.如权利要求1所述的基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，其特征在于：采用光电振荡器产生高质量电信号，采用宇称-时间对称性破缺技术保证光电振荡器单模振荡。
6.如权利要求1所述的基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，其特征在于：将第一光分束器（2）、第一轨道角动量模式发生模块、第二轨道角动量模式发生模块和第一光耦合器（11）放置在振荡环路中，并且将其放置在第一单模光纤环之后；
即第一激光器（1）的输出端与第一电光调制器（12）的光输入端相连，第一电光调制器（12）的输出端经过第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）后与第一光分束器（2）的输入端相连；第一光分束器（2）的第一光输出端（19）与第一轨道角动量模式发生模块的输入端相连，第一光分束器（2）的第二光输出端与第二轨道角动量模式发生模块的输入端相连；
第三光准直器（9）的输出端与第一光耦合器（11）的第一输入端（21）相连，第四光准直器（10）的输出端与与第一光耦合器（11）的第二输入端（22）相连；第一光耦合器（11）的输出端与第一光电探测器（15）的光输入端相连；第一光电探测器（15）的输出端依次连接第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18）；第一电功率分束器（18）的第一输出端（23）与第一电光调制器（12）的电输入端相连；第一电功率分束器（18）的第二输出端（24）输出的电信号作为系统的振荡信号输出。
7.如权利要求6所述的基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器，其特征在于：将第一光分束器（2）替换为第五光准直器（25），将第一轨道角动量模式发生模块和第二轨道角动量模式发生模块替换为空间光调制器（26）；将第一光耦合器（11）替换为第六光准直器（27）；
即第一激光器（1）的输出端与第一电光调制器（12）的光输入端相连，第一电光调制器（12）的输出端经过第一单模光纤环（13）、第一可调光延时线（14）后与第五光准直器（25）的输入端相连；第五光准直器（25）的输出端与空间光调制器（26）的输入端相连，空间光调制器的输出端与第六光准直器（27）的输入端相连；
第六光准直器（27）的输出端与第一光电探测器（15）的光输入端相连；第一光电探测器（15）的输出端依次连接第一电滤波器（16）、第一电放大器（17）、第一电功率分束器（18）；第一电功率分束器（18）的第一输出端（23）与第一电光调制器（12）的电输入端相连；第一电功率分束器（18）的第二输出端（24）输出的电信号作为系统的振荡信号输出。
8.基于权利要求1-5中任意一项所述的基于OAM和宇称-时间对称性破缺的光电振荡器的振荡方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，设第一激光器输出的激光信号为高斯光，经第一轨道角动量模式发生模块、第二轨道角动量模式发生模块后，产生的两路涡旋光束的光场可以分别表示为：
（1）
（2）
式中，和/>分别表示两路涡旋光束的光场幅度，/>为高斯光束的束腰半径，/>为径向坐标，高斯光束的中心为/>，/>为拓扑电荷数，/>为方位角，/>表示光束的光信号频率；
S2，将两路涡旋光束经第一光耦合器耦合后，一起注入到第一电光调制器中；随后，该两路涡旋光束在电光调制器中被分别调制上振荡产生的电信号，调制后的两路涡旋光束可以分别表示为：
（3）
（4）式中，/>表示调制器的半波电压，/>为直流偏置电压，/>为振荡信号的幅度，/>为振荡信号的频率，/>为振荡信号的相位；
S3，进入第一光电探测器的光信号被转换成电信号，转换后的电信号可以表示为：
（5）
式中，表示转换后电信号的幅度；转换后的电信号经第一电滤波器滤波以及第一电放大器放大后，部分电信号作为调制信号，被反馈调制到两路涡旋光束上，构成闭环振荡；部分电信号从振荡环路中输出，作为最终的振荡信号。
9.如权利要求8所述的振荡方法，其特征在于：所述步骤S3中，被调制后的两路涡旋光束一起注入到后续的光电振荡环路中；由于在一定长度的单模光纤传输距离内，OAM光可以稳定传输，因此在一定的单模光纤环长内，被调制后的两路涡旋光束可以独立且稳定地传输到第一光电探测器的光输入端而互不影响，从而两路涡旋光束在振荡环路中经历相同的传输路径。
10.如权利要求8所述的振荡方法，其特征在于：所述步骤S3中，通过调节第一光衰减器和第二光衰减器的功率衰减量，使其中一路涡旋光束经历增益，另一路涡旋光束经历衰减/>，并且/>，达到宇称-时间对称性破缺的要求，从而保证系统输出频谱纯净的单模振荡信号。
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