CN202334532U

CN202334532U - 基于环形腔光栅阵列的微波/毫米波信号发生器

Info

Publication number: CN202334532U
Application number: CN2011202630712U
Authority: CN
Inventors: 王天枢; 梁功权; 周雪芳
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种基于环形腔光栅阵列的微波/毫米波信号发生器。现有的设备成本高，获得的信号相位噪声高。本实用新型中的泵浦光源发出的光通过波分复用器耦合进入环形腔，波分复用器的1550端口与隔离器的输入端口相连，隔离器的输出端口与偏振控制器的一端相连，偏振控制器的另一端与耦合器的输入端口连接；波分复用器公共端与掺铒光纤的一端相连；掺铒光纤的另一端与环行器的c端口连接，环行器的b端口与保偏掺铒光纤连接，保偏掺铒光纤的另一端与光开关连接；环行器的a端口与耦合器的输出端口d连接，耦合器输出端口e连接光电探测器，耦合器的输出端口d在光电探测器上拍频后得到微波/毫米波信号。本实用新型结构简单，成本低。

Description

基于环形腔光栅阵列的微波/毫米波信号发生器

技术领域

本实用新型属于光信息技术领域，涉及一种基于环形腔光栅阵列的微波/毫米波信号发生器。

背景技术

由于语音图像、互联网传输数据量的增加及高清晰视频通话等不断普及，使得多媒体业务不断发展，人们对各种信息的需求量越来越大，现有的无线资源已经不能满足人们的这些需求，这就使得无线通信向更高的带宽方向拓展。微波/毫米波作为载波具有带宽宽，抗干扰能力强等优点，开发微波/毫米波频段是未来无线通信向更大容量以及更高频率发展的必然趋势。

之前获得微波/毫米波信号主要是通过是电学方法，但随着所需微波/毫米波频率的提高，电学器件的设计和制备变得复杂的缺点便暴露出来，并且器件的寄生参数限制了信号的最高振荡频率，面临着难以突破的“电子瓶颈”问题；此外，光纤通信网络中节点处的电光－光电转换使系统变得复杂性，增加了成本。如果直接在光域内产生微波/毫米波信号，就可以减少对电域器件的使用，从而构建全光网络,并且使用光学产生微波/毫米波信号作为光网络中的光复用载波，光交叉互联信号，全光时钟恢复信号以及高速光孤子信号等能够达到高的传输速率，而且在系统的成本和性能上更具优势。

目前国内外已有很多方法来实现光生微波/毫米波信号，大致可以分为三类：（1）基于调制器的光学产生微波/毫米波技术；（2）基于不同激光器外差的光学产生微波/毫米波技术；（3）基于双波长激光器的光学产生微波/毫米波技术；前两类的不足之处是有的要直接利用昂贵的射频信号源，有的则是产生的微波/毫米波信号相位噪声高，基于双波长的单纵模激光器外差法产生微波/毫米波信号具有相位噪声低、稳定性强等优点，是以后获取微波/毫米波信号的主要方法。

发明内容

本实用新型针对现有微波/毫米波的产生具有高成本、产生的微波/毫米波线宽、相位噪声高并且难以突破“电子瓶颈”等不足，提出了一种基于环形腔光栅阵列微波/毫米波信号发生器，获得的微波/毫米波信号具有稳定性强、噪声低等优点，整个装置的成本低，并且易于与光纤系统集成。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案：

一种基于环形腔光栅阵列的微波/毫米波信号发生器，它由泵浦光源、掺铒光纤、波分复用器、隔离器、偏振控制器、耦合器、环行器、光纤布拉格光栅对、保偏掺铒光纤、光开关、光电探测器组成，其连接为：泵浦光源发出的光通过波分复用器耦合进入环形腔，波分复用器的1550端口与隔离器的输入端口相连，隔离器的输出端口与偏振控制器的一端相连，偏振控制器的另一端与耦合器的输入端口连接；波分复用器公共端与掺铒光纤的一端相连；掺铒光纤的另一端与环行器的c端口连接，环行器的b端口与保偏掺铒光纤连接，保偏掺铒光纤的另一端与

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的光开关连接；调节光开关，可以使不同的光纤布拉格光栅对接入环形腔；环行器的a端口与耦合器的输出端口d连接，耦合器输出端口e连接高速的光电探测器，双波长激光器产生的两束激光经耦合器的输出端口d在高速的光电探测器上拍频后得到微波/毫米波信号。如上连接，波分复用器、隔离器、偏振控制器、耦合器、环形器、掺铒光纤连接形成环形腔。

调节偏振控制器，控制两束激光得到不同的增益和损耗，如果二者的增益和损耗相等，可以得到两束激光的同时输出。

调节光开关，使不同的光纤布拉格光栅对接入到环形腔内，实现不同波长差的双波长单纵模激光输出，在高速的光电探测器上拍频后得到不同的微波/毫米波信号。

在环行器的b端口加入一段未泵浦的保偏掺铒光纤，实现对两束光的进一步滤波和稳频，获得单纵模激光的输出。

所述的泵浦光的波长为980nm，保偏掺铒光纤的长度为4米。

本实用新型的有益效果：本实用新型的出发点是利用光外差法进行拍频产生微波/毫米波信号，不使用微波/毫米波信号源，直接使用一个双波长的单纵模激光器产生两束窄带的光信号，两束光信号具有恒定的频率差和相同的初相位，在高速的光电探测器上拍频，拍频后得到微波/毫米波信号。本实用新型结构简单，成本低，易于与光纤系统集成，并且通过调节光开关，选取不同的光纤布拉格光栅对构成不同的谐振腔，从而实现不同频率的微波/毫米波输出。本实用新型获得的微波/毫米波稳定性好，线宽窄，所获得的微波/毫米波信号除了在ROF系统上得以应用之外，在其它方向也有许多潜在的应用，本实用新型可以得到10－100GHz的微波/毫米波信号。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，微波/毫米波信号发生器由泵浦光源1、波分复用器2、掺铒光纤3、隔离器8、偏振控制器9、耦合器10、环行器4、光纤布拉格光栅对（71，72……7N）、保偏掺铒光纤5、光开关6、高速的光电探测器11组成。泵浦光源1通过波分复用器2耦合进入环形腔，波分复用器2的1550端口与隔离器8的输入端口相连，隔离器8的输出端口与偏振控制器9的一端相连，偏振控制器9的另一端与耦合器10的输入端口连接；波分复用器2公共端与掺铒光纤3的一端相连；掺铒光纤3的另一端与环行器4的c端口连接，环行器4的b端口与保偏掺铒光纤5连接，保偏掺铒光纤5的另一端与1 × N的光开关6连接；调节光开关6，可以使不同的光纤布拉格光栅对（71，72……7N）接入环形腔；环行器4的a端口与耦合器10的输出端口d连接，耦合器10输出端口e连接光电探测器11，双波长激光器产生的两束激光经耦合器10的输出端口e在高速的光电探测器11上拍频后得到微波/毫米波信号。如上连接，波分复用器、隔离器、偏振控制器、耦合器、环形器、掺铒光纤连接形成环形腔。

选择合适长度的掺铒光纤，在泵浦光源1的作用下其长度满足产生双波长激光所需的增益。在光开关6的一侧接入高反射型的光纤布拉格光栅对（71，72……7N），每一个光纤布拉格光栅对（71，72……7N）具有不同的波长差。

为了尽可能的减少损耗，环形腔内各个器件的连接点直接熔接在一起，选取80：20的耦合器10，使其既能为激光腔提供足够的反馈，又能使输出功率最大。

在环行器4的b端口加入一段未泵浦的保偏掺铒光纤5作为饱和吸收体，入射光和反射光在饱和吸收体内形成驻波干涉，实现对两束光的滤波和稳频。

利用环行器4将经选频的两束光反射回环形腔内，同时环行器4与隔离器8的使用保证光在腔内的单向传输。

调节偏振控制器9，控制两束光得到不同的增益和损耗，如果二者的增益和损耗相等，可以得到两束光的同时输出。调节光开关6，使不同的光纤布拉格光栅对（71，72……7N）接入到环形腔内，实现不同间隔的双波长单纵模激光输出，在高速的光电探测器11上拍频后得到不同的微波/毫米波信号。

本实用新型可以得到10－100GHz微波/毫米波信号，其产生的频率主要受到光电探测器的带宽和频谱仪带宽的限制。随着各种光电器件的发展，将会得到更高并且更稳定的微波/毫米波以及太赫兹信号，并且其应用也将更加广泛。

Claims

1.基于环形腔光栅阵列的微波/毫米波信号发生器，包括泵浦光源、掺铒光纤、波分复用器、隔离器、偏振控制器、耦合器、环行器、光纤布拉格光栅对、保偏掺铒光纤、光开关和光电探测器，其特征在于：

泵浦光源发出的光通过波分复用器耦合进入环形腔，波分复用器的1550端口与隔离器的输入端口相连，隔离器的输出端口与偏振控制器的一端相连，偏振控制器的另一端与耦合器的输入端口连接；波分复用器公共端与掺铒光纤的一端相连；掺铒光纤的另一端与环行器的c端口连接，环行器的b端口与保偏掺铒光纤连接，保偏掺铒光纤的另一端与

的光开关连接；调节光开关，可以使不同的光纤布拉格光栅对接入环形腔；环行器的a端口与耦合器的输出端口d连接，耦合器输出端口e连接光电探测器，两束激光经耦合器的输出端口d在光电探测器上拍频后得到微波/毫米波信号；

所述的波分复用器、隔离器、偏振控制器、耦合器、环形器、掺铒光纤连接形成环形腔。