DE102006011953A1

DE102006011953A1 - Frequenzvervielfachter Optoelektronischer Oszillator

Info

Publication number: DE102006011953A1
Application number: DE102006011953A
Authority: DE
Inventors: Roger L. Loveland Jungerman
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JP2006333464A; US7339720B2; US20060262386A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Systeme und Verfahren, die eine weit abstimmbare synthetisierte Mikrowellenquelle mit niedrigem Rauschen mit einem OEO-Oszillator bereitstellen.

Description

Optoelektronische (bzw. photonische) Systeme verwenden eine Kombination einer Hochfrequenz- (HF-) Technologie und einer optischen Technologie, um Signale zu übertragen, und können für einen optoelektronischen Oszillator (OEO) verwendet werden. Der Oscillator verwendet die Lichtenergie, um reine Mikrowellensignale zu erzeugen. Ein typischer Oszillator weist einen optischen Modulator, der mit Licht von einer Laserquelle mit geringem Rauschen versorgt wird, eine Verzögerungsfaser und einen Lichtdetektor auf. Der Detektor bildet ein elektrisches Signal, das verstärkt und gefiltert wird und dann zur Steuerung des Modulators verwendet wird. Der Modulator codiert oder moduliert das Licht von der Lichtquelle mit dem elektrischen Signal. Das modulierte Licht wird dann durch die Verzögerungsfaser geleitet, die eine Verzögerung in das Licht einführt, und wird dann an den Lichtdetektor geliefert. Der Lichtdetektor wandelt dann das empfangene Licht in das elektrische Signal um, das zur Bereitstellung an den optischen Modulator verwendet wird.

Die Frequenz, mit der der OEO oszilliert bzw. schwingt, kann durch ein Platzieren eines frequenzselektiven Elements in dem elektronischen Abschnitt der Schleife gesteuert werden. Außerdem kann die Frequenz, mit der der OEO oszilliert, durch ein Platzieren eines frequenzselektiven Elements in dem optischen Abschnitt der Schleife gesteuert werden. Für weitere Informationen siehe „Optoelectronic Oscillator for Photonic Systems", X.S. Yao u. a., IEEE Journal of Quantum Electronics, Bd. 32, Nr. 7, Juli 1996, Seiten 1.141 – 1.149, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren oder einen optoelektronischen Oszillator mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einen Oszillator gemäß Anspruch 17 gelöst.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Systeme und Verfahren, die eine breit abstimmbare synthetisierte Mikrowellenquelle mit geringem Rauschen mit einem OEO-Oszillator bereitstellen.

Bei einer Anordnung wird der optische Modulator getrieben, um zumindest ein erstes Paar harmonischer Frequenzen (in Bezug auf die Grundmodulatorfrequenz) um die optische Grundfrequenz herum zu erzeugen. Eines oder mehrere Filter lassen nur das erste Paar harmonischer Frequenzen durch und entfernen die anderen Frequenzen, einschließlich der optischen Grundfrequenz. Der Photodetektor bildet dann ein elektrisches Signal, das gleich der Differenz zwischen dem Paar harmonischer Frequenzen ist. Das Differenzsignal ist ein Vielfaches von zwei der Grundmodulatorfrequenz. Das Differenzsignal wird als eine Ausgabe aus dem OEO-Oszillator bereitgestellt. Einer oder mehrere Teilen-Durch-Zwei-Vorskalierer werden verwendet, um das Differenzsignal wieder auf die Grundmodulatorfrequenz herunter zu reduzieren.

Bei einer weiteren Anordnung wird der optische Modulator getrieben, um zumindest ein drittes Paar harmonischer Frequenzen (in Bezug auf die Grundmodulatorfrequenz) um die optische Grundfrequenz herum zu erzeugen. Ein Koppler wird verwendet, um das Licht in zwei Abschnitte zu unterteilen. Ein Abschnitt des Lichts wird verwendet, um das Grundmodulatorfrequenzsignal bereitzustellen, das an den Modulator geliefert wird. Der andere Abschnitt des Lichts wird verwendet, um eine Ausgabe aus dem OEO-Oszillator bereitzustellen. Der andere Abschnitt des Lichts wird an eines oder mehrere Filter geliefert, die nur das dritte Paar harmonischer Frequenzen durchlassen und die anderen Frequenzen, einschließlich der optischen Grundfrequenz, entfernen. Ein Photodetektor bildet dann ein elektrisches Signal, das gleich der Differenz zwischen dem Paar harmonischer Frequenzen ist. Das Differenzsignal ist unter Umständen kein Vielfaches von zwei der Grundmodulatorfrequenz. Das Differenzsignal wird als eine Ausgabe aus dem OEO-Oszillator bereitgestellt.

Vorstehendes hat ziemlich breit die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung dargelegt, damit die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung besser verständlich wird. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung sind im Folgenden beschrieben und bilden den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung. Es sollte für Fachleute auf dem Gebiet zu erkennen sein, dass die Konzeption und das offenbarte spezifische Ausführungsbeispiel ohne weiteres als eine Basis zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen zum Ausführen der gleichen Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnten. Es sollte für Fachleute auf dem Gebiet ebenso ersichtlich sein, dass äquivalente Aufbauten nicht von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, abweichen. Die neuartigen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung erachtet werden, sowohl bezüglich ihrer Organisation als auch einer Betriebsweise, gemeinsam mit weiteren Aufgaben und Vorteilen, werden aus der folgenden Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Figuren besser verständlich. Es wird jedoch ausdrücklich angemerkt, dass jede der Figuren lediglich zu Zwecken einer Darstellung und Beschreibung vorgesehen ist und nicht als eine Definition der Grenzen der vorliegenden Erfindung gedacht ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Beispiel eines OEO-Oszillators gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung;
2 ein weiteres Beispiel eines OEO-Oszillators gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung;
3A bis 3C das Frequenzspektrum von Licht an unterschiedlichen Punkten in dem System aus 1; und
4A bis 4C das Frequenzspektrum von Licht an unterschiedlichen Punkten in dem System aus 2.
Ausführungsbeispiele der Erfindung verwenden OEO-Konzepte zur Bereitstellung unterschiedlicher und/oder höherer Frequenzen durch ein Betreiben des OEO bei Harmonischen der Modulatorgrundfrequenz. Ein Vorteil zumindest eines Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht darin, dass ein Modulator mit geringerer Bandbreite (und so billigerer Modulator) zur Erzeugung einer Ausgabe mit höherer Frequenz unter Verwendung eines OEO-Oszillators verwendet wird.
1 stellt ein Beispiel eines optischen, elektronischen bzw. optoelektronischen Oszillators (OEO) gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung dar. Der OEO 100 ist ein Zweite-Harmonische-OEO mit einem Vorskalierer. Der OEO weist einen elektronischen oder Mikrowellenabschnitt 101 und einen optischen Abschnitt 102 auf. Der elektronische Abschnitt umfasst eine Phasenverriegelung 117, die ein Referenzsignal, z. B. 10 Megahertz (MHz), von einer Signalquelle 118 empfängt. Die Phasenverriegelung 117 steuert den Phasenschieber 104, um den OEO auf ein spezifisches Vielfaches der Referenzfrequenz zu verriegeln.
Der Phasenschieber 104 liefert ein elektronisches Signal zur Modulation des Lichts der Lasereingabe 103 über einen Modulator 119. Ein Verändern des Phasenschiebers 104 (über die Phasenverriegelung 117) bewirkt ein Verschieben der Phasenfrequenz des OEO. So stimmt der Phasenschieber die Frequenz des OEO ab, um zu erzwingen, dass die Oszillation auf eine Harmonische des Referenzsignals 118 verriegelt ist, z. B. ein 10-MHz-Signal. Ein OEO unter Verwendung eines Modulators mit einer 10-Gigahertz- (GHz-) Modulationsbandbreite könnte zur Oszillation bei 10,1 GHz eingestellt sein. Es wird angemerkt, dass die OEO-Frequenz auch auf nicht ganzzahlige Vielfache der Referenzfrequenz eingestellt werden könnte, indem ein Bruchzahl-n-Teiler verwendet wird, wie zur Frequenzsynthese üblich ist.
Die Laserquelle stellt Licht mit einer Frequenz bereit, die um mehrere Größenordnungen größer ist als die Grundfrequenz der Modulation. Das Licht z. B. könnte eine Grundfrequenz in der Größenordnung von 10¹⁴ Hertz (Hz) (oder eine Wellenlänge von etwa 1.550 nm) aufweisen, während der Modulator eine Grundfrequenz in der Ordnung von 10 GHz aufweisen könnte.
Das Licht aus der Laserquelle 103 wird durch den Modulator 119 mit dem 10-GHz-Modulationssignal codiert. Anders ausgedrückt wird das Licht des Lasers einer Amplituden- und/oder Phasenmodulation mit dem Modulationssignal unterzogen. In dem Frequenzbereich weist das modulierte Lichtsignal eine Mittenfrequenz, die die Frequenz des Laserlichts aufweist, und zumindest ein Paar von Seitenbändern auf, die um die Mittenfrequenz angeordnet und von der Mittenfrequenz um die Frequenz des Modulationssignals beabstandet sind (d. h. plus und minus der Modulationssignalfrequenz). Die Mittenfrequenz (oder Grundfrequenz) könnte z. B. bei 10¹⁴ Hz liegen und die Seitenbänder könnten bei 10 GHz von der Mittenfrequenz angeordnet sein, wie in 3A gezeigt ist. Der Modulator könnte getrieben werden, um zusätzliche Seitenbänder zu erzeugen, z. B. zweite und dritte Harmonische. So könnten durch ein selektives Treiben des Modulators weitere harmonische Bänder in das Licht codiert werden.
Das modulierte Licht wird dann mit einer optischen Faser 105 gekoppelt, die eine Länge einer Faser umfasst, um eine zusätzliche optische Verzögerung, z. B. Schleife 106, bereitzustellen. Je länger die Schleife 106 ist, desto größer ist die zu dem Licht hinzugefügte Verzögerung, derart, dass eine kleinere Frequenzverschiebung eine Veränderung der Phase bewirkt. So sind längere Schleifen (und so längere Verzögerungen) wünschenswert, um die Frequenz der Oszillation so zu platzieren, dass diese nahezu exakt an dem erwünschten Wert ist und das Phasenrauschen reduziert. Die Länge der Schleife 106 könnte 10 Meter betragen.
Der optische Verstärker 107 könnte wahlweise verwendet werden, um das modulierte Licht vor dem Filtern zu verstärken.
Das modulierte Licht wird dann durch ein Dünnfilmfilter 108 gefiltert, z. B. ein Wellenlängenmultiplexfilter. Bei dieser Anordnung lässt das Dünnfilmfilter 108 die Mittenfrequenz und den ersten Satz von Seitenbändern durch und blockiert den Rest, wie in 3B gezeigt ist. Es wird angemerkt, dass in anderen Anordnungen andere Seitenbänder durchgelassen und/oder blockiert werden könnten. Zweite- oder Dritte-Harmonische-Bänder könnten z. B. durchgelassen werden.
Nach einem Filtern durch das Filter 108 gelangt das Licht in einen Faserkoppler 109, der das Licht in zwei Pfade aufteilt. Jeder Pfad läuft in ein jeweiliges Filter mit schmalem Durchlassband, z. B. ein Fabry-Perot-Filter. Jedes Filter 110, 111 ist abgestimmt, um einen schmalen Frequenzbereich bei Seitenbändern durchzulassen. Das Filter 110 z. B. lässt das obere Seitenband (z. B. die +10-GHz-Frequenz) durch und das Filter 111 lässt das untere Seitenband (z. B. die –10-GHz-Frequenz) durch. Die Filter 110, 111 sind mit der Phasenverriegelung 117 verbunden, um zu ermöglichen, dass die Filter auf eine erwünschte Frequenz abgestimmt werden können. Die Phasenverriegelung setzt die Mittenfrequenz des Phasenschiebers 104 sowie der Filter 110, 111.
Es wird angemerkt, dass die Anordnung des Dünnfilmfilters 108 und der Filter 110, 111 lediglich beispielhaft ist, da ein weiteres Filter, andere Filter und/oder Filterkombinationen verwendet werden könnten, solange die erwünschten Frequenzen mit so wenig Rauschen, wie toleriert werden kann, durchgelassen werden. Fabry-Perot-Filter neigen dazu, schmale Frequenzbänder durchzulassen, weisen jedoch ein periodisches Ansprechen auf, derart, dass mehrere Perioden schmaler Bänder durchgelassen würden. Die Verwendung des Dünnfilmfilters entfernt das Licht, das durch das Fabry-Perot in einem Periodenband durchgelassen werden könnte.
Nach einem Filtern durch die Filter 110, 111 gelangt das Licht in einen Faserkoppler 112, der das Licht in einen einzelnen Pfad rekombiniert. Bei dieser Anordnung wurde die Mittenfrequenz herausgefiltert, was den ersten Satz von Seitenbändern hinterlässt, wie in 3C gezeigt ist. So sind die beiden Bänder um 20 GHz getrennt.
Das Licht wird dann an den Hochgeschwindigkeits-Photodetektor 113 geliefert, der ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Frequenz aufweist, die die Differenz zwischen den beiden empfangenen Frequenzen darstellt, d. h. 20 GHz. Ein Abgriff 115 ermöglicht es, dass das 20-GHz-Signal als eine Ausgabe zur Verwendung durch eine weitere Vorrichtung und/oder mit einer weiteren Anwendung bereitgestellt werden kann.
Um ein Oszillieren des OEO-Oszillators zu ermöglichen, sollte sich das Eingangssignal, das an den Modulator geliefert wird, dem Ausgangssignal annähern, wobei so ein Teilen-Durch-Zwei-Vorskalierer 114 in der Oszillationsschleife bereitgestellt wird, um das 20-GHz-Signal herunter auf ein 10-GHz-Signal zu teilen. Der Wert des Phasenschiebers 204 ist so ausgewählt, dass es eine ganzzahlige Anzahl von Wellenlängen um die kombinierte elektrische Schleife und die optische Schleife herum bei der erwünschten Frequenz von Interesse gibt. Ein optionaler Abgriff 116 erlaubt es, dass das 10-GHz-Signal als eine Ausgabe zur Verwendung durch eine weitere Vorrichtung und/oder mit einer weiteren Anwendung bereitgestellt werden kann.
2 stellt ein weiteres Beispiel eines optischen elektronischen Oszillators (OEO) gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung dar. Der OEO 200 ist ein Sechste-Harmonische-OEO mit einem separaten Detektor. Der OEO weist einen elektronischen oder Mikrowellenabschnitt 201 und einen optischen Abschnitt 202 auf. Der elektronische Abschnitt umfasst eine Phasenverriegelung 217, die ein Referenzsignal, z. B. 10 Megahertz (MHz), von einer Signalquelle 218 empfängt. Die Phasenverriegelung 217 steuert den Phasenschieber 204, um den OEO auf eine spezifische Frequenz zu verriegeln.
Der Phasenschieber 204 liefert ein elektronisches Signal, um das Licht der Lasereingabe 203 über einen Modulator 219 zu modulieren. Ein Verändern des Phasenschiebers 204 (über die Phasenverriegelung 217) bewirkt ein Verschieben der Phasenfrequenz des OEO. So stimmt der Phasenschieber die Frequenz des OEO ab, um zu erzwingen, dass die Oszillation auf eine Harmonische des Referenzsignals 218 verriegelt ist, z. B. ein 10-MHz-Signal. Ein 10-Gigahertz- (GHz-) OEO z. B. könnte auf eine Oszillation bei 10,1 GHz gesetzt sein. Es wird angemerkt, dass die OEO-Frequenz auch auf nicht ganzzahlige Vielfache der Referenzfrequenz gesetzt werden kann, indem ein Bruchzahl-n-Teiler verwendet wird, wie für die Frequenzsynthese typisch ist.
Die Laserquelle stellt Licht mit einer Frequenz bereit, die mehrere Größenordnungen größer ist als die Frequenz der Modulation. Das Licht könnte z. B. eine Frequenz in der Ordnung von 10¹⁴ Hertz (Hz) (oder eine Wellenlänge von etwa 1.550 nm) aufweisen, während eine Modulation des Lichts in der Größenordnung von 10 GHz sein könnte.
Das Licht aus der Laserquelle 203 wird durch den Modulator 219 mit dem 10-GHz-Modulationssignal codiert. Anders ausge drückt wird das Licht des Lasers einer Amplituden- und/oder Phasenmodulation mit dem Modulationssignal unterzogen. In dem Frequenzbereich weist das modulierte Lichtsignal eine Mittenfrequenz, die die Frequenz des Laserlichts aufweist, und zumindest ein Paar von Seitenbändern auf, die um die Mittenfrequenz herum angeordnet sind und von der Mittenfrequenz um die Frequenz des Modulationssignals beabstandet sind (d. h. plus und minus die Modulationssignalfrequenz). Die Mittenfrequenz könnte z. B. bei 10¹⁴ Hz liegen und die Seitenbänder könnten bei 10 GHz von der Mittenfrequenz angeordnet sein, wie in 4A gezeigt ist. Bei diesem Beispiel wird der Modultor getrieben, um zusätzliche Seitenbänder zu erzeugen, d. h. dritte Harmonische.
Das modulierte Licht wird dann mit einer optischen Faser 205 gekoppelt, die eine Länge einer Faser umfasst, um eine zusätzliche optische Verzögerung bereitzustellen, z. B. Schleife 206. Je länger die Schleife 206 ist, desto größer ist die zu dem Licht hinzugefügte Verzögerung, derart, dass eine kleinere Frequenzverschiebung eine Veränderung der Phase bewirkt. So sind längere Schleifen (und so längere Verzögerungen) wünschenswert, um die Frequenz der Oszillation zu platzieren, um nahezu exakt an dem erwünschten Wert zu sein, und um das Phasenrauschen zu reduzieren. Die Länge der Schleife 206 könnte 10 Meter betragen.
Ein optischer Verstärker (nicht gezeigt) könnte wahlweise verwendet werden, um das modulierte Licht vor einem Filtern zu verstärken.
Das modulierte Licht wird dann durch ein Dünnfilmfilter 208 gefiltert, z. B. ein Wellenlängenmultiplexfilter. Bei dieser Anordnung lässt das Dünnfilmfilter 208 die Mittenfrequenz und bis zu dem dritten Satz von Seitenbändern durch und blockiert den Rest, wie in 4B gezeigt ist. Es wird angemerkt, dass bei anderen Anordnungen andere Seitenbänder durchgelassen und/oder blockiert werden könnten.
Nach einem Filtern durch das Filter 208 gelangt das Licht in einen Faserkoppler 209, der das Licht in drei Pfade aufteilt. Zwei der Pfade werden verwendet, um die Grundfrequenz zu erzeugen, nämlich das Modulationssignal. Der dritte Pfad wird verwendet, um die Sechste-Harmonische-Ausgabe bereitzustellen.
Jeder Pfad der zwei der Pfade wird in ein jeweiliges Filter mit schmalem Durchlassband, z. B. ein Fabry-Perot-Filter, geleitet. Jedes Filter 210, 211 ist abgestimmt, um einen schmalen Bereich von Frequenzen durchzulassen. Das Filter 210 z. B. lässt eines der Seitenbänder (z. B. unteres Seitenband oder die –10-GHz-Frequenz) durch und das Filter 211 lässt die Grundfrequenz (d. h. die 10¹⁴-Hz-Frequenz) durch. Die Filter 210, 211 sind mit der Phasenverriegelung 217 verbunden, um zu ermöglichen, dass die Filter auf eine erwünschte Frequenz abgestimmt werden können. Die Phasenverriegelung setzt die Mittenfrequenz des Phasenschiebers 204 sowie der Filter 210, 211.
Es wird angemerkt, dass die Anordnung des Dünnfilmfilters 208 und der Filter 210, 211 lediglich beispielhaft ist, da ein weiteres Filter, andere Filter und/oder Filterkombinationen verwendet werden könnten, solange die erwünschten Frequenzen mit einem so niedrigen Rauschen, wie toleriert werden kann, durchgelassen werden. Fabry-Perot-Filter neigen dazu, schmale Bänder von Frequenzen durchzulassen, weisen jedoch ein periodisches Ansprechen auf, derart, dass mehrere Perioden schmaler Bänder durchgelassen würden. Die Verwendung des Dünnfilmfilters entfernt das Licht, das durch das Fabry-Perot in einem Periodenband durchgelassen werden könnte.
Nach einem Filtern durch die Filter 210, 211 gelangt das Licht in einen Faserkoppler 212, der das Licht in einen einzelnen Pfad rekombiniert. Bei dieser Anordnung wurde die Mittenfrequenz gemeinsam mit einem der Seitenbänder durchgelassen. So sind die beiden Bänder um 10 GHz getrennt.
Das Licht wird dann an den Hochgeschwindigkeits-Photodetektor 213 geliefert, der ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Frequenz aufweist, die die Differenz zwischen den beiden empfangenen Frequenzen darstellt, z. B. 10 GHz. Ein Abgriff 216 ermöglicht es, dass das 10-GHz-Signal als eine Ausgabe zur Verwendung durch eine weitere Vorrichtung und/oder mit einer weiteren Anwendung bereitgestellt werden kann.
Der dritte Pfad liefert Licht an einen optischen Verstärker 207, der wahlweise verwendet werden könnte, um das modulierte Licht vor einem Filtern zu verstärken.
Das Licht wird dann wahlweise durch ein optionales Dünnfilmfilter 221 gefiltert, das dem Filter 208 ähnelt. Bei dieser Anordnung lässt das Dünnfilmfilter 221 die Mittenfrequenz und den dritten Satz von Seitenbändern durch und blockiert den Rest, wie in 4B gezeigt ist. Es wird angemerkt, dass bei anderen Anordnungen andere Seitenbänder durchgelassen und/oder blockiert werden könnten.
Nach einem Filtern durch das Filter 221 gelangt das Licht in einen Faserkoppler 222, der das Licht in zwei Pfade aufteilt. Jeder Pfad gelangt in ein jeweiliges Filter mit schmalem Durchlassband, z. B. ein Fabry-Perot-Filter. Jedes Filter 216, 220 ist abgestimmt, um einen schmalen Bereich von Frequenzen durchzulassen. Das Filter 216 z. B. lässt eines der Seitenbänder (z. B. oberes Seitenband oder die –30-GHz-Frequenz) durch und das Filter 220 lässt das andere Seitenband (z. B. unteres Seitenband oder die +30-GHz-Frequenz) durch. Die Filter 216, 220 sind mit dem Bandsteuerschaltungsaufbau 214 verbunden, um ein Abstimmen der Filter auf eine erwünschte Frequenz zu ermöglichen.
Es wird angemerkt, dass die Anordnung des Dünnfilmfilters 221 und der Filter 216, 220 lediglich beispielhaft ist, da ein weiteres Filter, andere Filter und/oder Filterkombina tionen verwendet werden könnten, solange die erwünschten Frequenzen mit einem so geringen Rauschen, wie toleriert werden kann, durchgelassen werden. Fabry-Perot-Filter neigen dazu, schmale Bänder von Frequenzen durchzulassen, weisen jedoch ein periodisches Ansprechen auf, derart, dass mehrere Perioden schmaler Bänder durchgelassen würden. Die Verwendung des Dünnfilmfilters entfernt das Licht, das durch das Fabry-Perot in einem Periodenband durchgelassen werden könnte.
Nach einem Filtern durch die Filter 216, 220 gelangt das Licht in einen Faserkoppler 223, der das Licht in einen einzelnen Pfad rekombiniert. Bei dieser Anordnung wurden die Mittenfrequenz und der erste und der zweite Satz von Seitenbändern herausgefiltert, was den dritten Satz von Seitenbändern hinterlässt, wie in 4C gezeigt ist. So sind die beiden Bänder um 60 GHz getrennt.
Das Licht wird dann an den Hochgeschwindigkeits-Photodetektor 224 geliefert, der ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Frequenz aufweist, die die Differenz zwischen den beiden empfangenen Frequenzen darstellt, z. B. 60 GHz. Ein Abgriff 215 ermöglicht es, dass das 60-GHz-Signal als eine Ausgabe zur Verwendung durch eine weitere Vorrichtung und/oder mit einer weiteren Anwendung bereitgestellt werden kann.
Die Anordnung aus 1 ist für Harmonische, die ein Faktor von 2 sind, vorzuziehen, da einer oder mehrere Teilen-Durch-Zwei-Vorskalierer verwendet werden könnten, um das Grund- oder Modulationssignal bereitzustellen, während die Anordnung aus 2 nützlicher für Nicht-Faktor-von-Zwei-Harmonische ist.
Es wird angemerkt, dass die Anordnungen der 1 und 2 einen 10-GHz-Elektroabsorptionsmodulator verwenden, andere Modulatoren könnten jedoch eingesetzt werden. Ein 40-GHz-Mach-Zehnder-Modulator z. B. könnte in der Anordnung aus
1 verwendet werden, um ein 80-GHz-Signal zu erzeugen, oder in der Anordnung aus 2 verwendet werden, um ein 240-GHz-Signal zu erzeugen. Wenn die Grundfrequenz des OEO abgestimmt werden kann, z. B. von 2 – 10 GHz, kann auch die Ausgabe von 2 – 10 GHz (für die Anordnung aus 1) oder von 2 – 60 GHz (für die Anordnung aus 2) abgestimmt werden. Die meisten optischen Modulatoren weisen eine bestimmte Nichtlinearität auf, die verwendet werden kann, um Harmonische zu erzeugen, wenn dieselben hart getrieben werden. Ein Lithium-Niobat-Mach-Zehnder-Modulator ist diesbezüglich besonders steuerbar. Er besitzt eine sinusförmige Übertragungsfunktion (Spannung zu optischer Intensität). Wenn derselbe bei einem Voll-Aus-Punkt vorgespannt ist, werden sogar Harmonische erzeugt. Wenn derselbe in Quadratur vorgespannt ist, werden ungerade Harmonische erhalten. Zwischenvorspannpunkte erzeugen eine steuerbare Mischung aus beidem.
Es wird ebenso angemerkt, dass die Anordnungen der 1 und 2 weitere Harmonische verwenden könnten, z. B. beliebige der Harmonischen von 1 – 6 oder sogar höher.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile detailliert beschrieben wurden, sollte zu erkennen sein, dass verschiedene Veränderungen, Austausche und Abänderungen hierin vorgenommen werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Ferner soll der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsbeispiele von Vorgang, Maschine, Herstellung, Materialzusammensetzung, Mittel, Verfahren und Schritten, die in der Beschreibung beschrieben sind, eingeschränkt sein. Wie ein gewöhnlicher Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres aus der Offenbarung der vorliegenden Erfindung erkennen wird, könnten Vorgänge, Maschinen, Herstellung, Materialzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, die bereits existieren oder noch entworfen werden, die im Wesentlichen die gleiche Funktion durchführen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis erzielen wie die entsprechenden hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Entsprechend sollen die beigefügten Ansprüche derartige Vorgänge, Maschinen, Herstellung, Materialzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte in ihrem Schutzbereich umfassen.

Claims

Verfahren zum Bilden eines elektronischen Signals, mit folgenden Schritten: Bereitstellen (103) von Licht, das eine optische Grundfrequenz aufweist; Modulieren des Lichts über einen Modulator (119), um zumindest einen Satz von Harmonischen auf das Licht zu codieren; Filtern des codierten Lichts (108, 110, 111), um im Wesentlichen die optische Grundfrequenz zu entfernen; Umwandeln (113) des gefilterten Lichts in das elektronische Signal, wobei das elektronische Signal eine Frequenz aufweist, die größer ist als diejenige eines Modulationssignals, das den Modulator treibt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt aufweist: Leiten des codierten Lichts durch eine Optikfaserschleife (106), um eine Verzögerung für das codierte Licht bereitzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner folgenden Schritt aufweist: vor dem Filtern, optisches Verstärken des codierten Lichts.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Filtern folgende Schritte aufweist: Leiten des codierten Lichts durch ein erstes Filter (108), das Licht mit der optischen Grundfrequenz und Licht mit der Frequenz des zumindest einen Satzes von Harmonischen durchlässt; und Leiten des Lichts von dem ersten Filter durch ein weiteres Filter (110, 111), das das Licht mit der Frequenz des einen Satzes von Harmonischen durchlässt und im Wesentlichen das Licht mit der Frequenz der optischen Grundfrequenz blockiert, um das gefilterte Licht zu bilden.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das erste Filter (108) ein Dünnfilmfilter ist und das weitere Filter (110, 111) zumindest ein Fabry-Perot-Filter ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem das weitere Filter ein zweites Filter (111) und ein drittes Filter (110) aufweist und das Leiten des Lichts von dem ersten Filter durch ein zweites Filter folgende Schritte aufweist: Trennen (109) des Lichts von dem ersten Filter in zwei Pfade; Filtern des Lichts auf dem ersten Pfad mit dem zweiten Filter (111), das Licht mit der Frequenz des oberen Seitenbandes des zumindest einen Satzes von Harmonischen durchlässt; Filtern des Lichts auf dem zweiten Pfad mit einem dritten Filter (110), das Licht mit der Frequenz des unteren Seitenbandes des zumindest einen Satzes von Harmonischen durchlässt; und Kombinieren (112) des gefilterten Lichts auf dem ersten Pfad mit dem gefilterten Licht auf dem zweiten Pfad, um das gefilterte Licht zu bilden.
Verfahren gemäß Anspruch 6, das ferner folgenden Schritt aufweist: Steuern eines Durchlassbandes des zweiten Filters und eines Durchlassbandes des dritten Filters durch eine Phasenverriegelung (117).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner folgenden Schritt aufweist: Reduzieren (114) einer Frequenz des elektronischen Signals, um das Modulationssignal zu bilden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Modulieren des Lichts folgenden Schritt aufweist: Treiben des optischen Modulators, um den zumindest einen Satz von Harmonischen zu erzeugen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, das ferner folgenden Schritt aufweist: Phasenverschieben (104) des Modulationssignals, um die Frequenz des Modulationssignals zu verändern.
Verfahren gemäß Anspruch 10, das ferner folgenden Schritt aufweist: Bereitstellen eines Referenzsignals (118), derart, dass das Modulationssignal auf eine Harmonische des Referenzsignals verändert werden könnte, wobei das Referenzsignal eine Frequenz aufweist, die ein Bruchteil der Frequenz des Modulationssignals ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, das ferner folgenden Schritt aufweist: Steuern der Phasenverschiebung des Modulationssignals über eine Phasenverriegelung (117).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das elektronische Signal eine Frequenz aufweist, die zumindest zweimal die des Modulationssignals ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, das ferner folgenden Schritt aufweist: vor dem Umwandeln, Trennen des codierten Lichts in zwei Pfade, wobei das codierte Licht, das auf dem ersten Pfad ist, in das elektronische Signal umgewandelt wird und das codierte Licht, das auf dem zweiten Pfad ist, in das Modulationssignal umgewandelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das Filtern folgende Schritte aufweist: Leiten des codierten Lichts auf dem ersten Pfad durch ein erstes Filter, das Licht mit der optischen Grundfrequenz und Licht mit der Frequenz des zumindest einen Satzes von Harmonischen durchlässt; und Leiten des Lichts von dem ersten Filter durch ein zweites Filter, das das Licht mit der Frequenz des einen Satzes von Harmonischen durchlässt und im Wesentlichen das Licht mit der Frequenz der optischen Grundfrequenz blockiert, um das gefilterte Signal zu bilden.
Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, das ferner folgende Schritte aufweist: Leiten des codierten Lichts auf dem zweiten Pfad durch ein erstes Filter, das Licht mit der optischen Grund frequenz und Licht mit der Frequenz des zumindest einen Satzes von Harmonischen durchlässt; Leiten des Lichts von dem ersten Filter durch ein zweites Filter, das das Licht mit der Frequenz eines des oberen Seitenbandes und des unteren Seitenbandes des einen Satzes von Harmonischen durchlässt und das Licht mit der Frequenz der optischen Grundfrequenz durchlässt; und Umwandeln des Lichts von dem zweiten Filter in das Modulationssignal.
Optoelektronischer Oszillator (OEO) mit folgenden Merkmalen: einer Einrichtung zum Modulieren von Licht mit einer optischen Grundfrequenz mit einem Modulationssignal; einer Einrichtung zum Filtern des codierten Lichts, um im Wesentlichen die optische Grundfrequenz zu entfernen; und einer Einrichtung zum Umwandeln des gefilterten Lichts in das elektronische Signal, wobei das elektronische Signal eine Frequenz aufweist, die größer ist als diejenige des Modulationssignals.
OEO gemäß Anspruch 17, bei dem die Einrichtung zum Filtern folgende Merkmale aufweist: eine erste Einrichtung zum Filtern des codierten Lichts, um Licht mit der optischen Grundfrequenz und Licht mit der Frequenz zumindest einen Satzes von Harmonischen des codierten Modulationssignals durchzulassen; und eine zweite Einrichtung zum Filtern des Lichts von der ersten Einrichtung, um das Licht mit der Frequenz des einen Satzes von Harmonischen durchzulassen und im Wesentlichen das Licht mit der Frequenz der optischen Grundfrequenz zu blockieren, um das gefilterte Licht zu bilden.
OEO gemäß Anspruch 17 oder 18, der ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtung zum Reduzieren einer Frequenz des elektronischen Signals, um das Modulationssignal zu bilden.
OEO gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, der ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtung zum Phasenverschieben des Modulationssignals, um die Frequenz des Modulationssignals zu verändern.