[發(fā)明專利]低相位噪聲窄線寬可精確調(diào)諧光纖化激光微波源

有效

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• 申請(qǐng)日: 2010-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN101794952A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建國;祝寧華;謝亮;薛力芳;張紅廣;漆曉瓊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01S1/02
• 分類號(hào): H01S1/02;H04B10/12
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域，更具體的說是利用雙波長(zhǎng)單縱模分布反饋光纖激光器產(chǎn)生低相位噪聲窄線寬可精確調(diào)諧微波源。

背景技術(shù)

相控陣微波雷達(dá)、光載無線通信(ROF)系統(tǒng)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)都需要高頻、窄線寬、低相位噪聲精確可調(diào)諧的微波源。但是基于電子學(xué)方法產(chǎn)生的微波源由于受到元器件性能的限制，很難產(chǎn)生高頻、低成本、高穩(wěn)定性的微波。基于拍頻效應(yīng)的光生微波方法由于可產(chǎn)生高頻、窄帶寬、低相位噪聲微波信號(hào)源近幾年受到了高度重視。

光生微波的方法主要分為以下三類：(I)分立鎖相光生微波法，由不同光源發(fā)射的兩束不同頻率的激光，入射到光電探測(cè)器上，基于差頻效應(yīng)，產(chǎn)生了頻率等于兩束激光頻率差的微波。但是由于兩束激光具有隨機(jī)相位，因此為降低相位噪聲，為產(chǎn)生穩(wěn)定微波源，必須利用鎖相環(huán)或注入鎖定的方式鎖定激光的相位，從而大大的增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。(II)外調(diào)制光生微波法，一束激光經(jīng)過外調(diào)制產(chǎn)生邊帶(強(qiáng)度調(diào)制或相位調(diào)制)，利用邊帶的差頻效應(yīng)可以得到基頻偶數(shù)倍的高頻微波，由于這方法利用同一束激光邊帶拍頻產(chǎn)生微波，邊帶之間具有頻率相干性，不需要相位鎖定，但需要高質(zhì)量的參考微波信號(hào)。(III)單縱模雙波長(zhǎng)光生微波法，在同一個(gè)諧振腔內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)縱模，利用雙縱模的拍頻產(chǎn)生微波，由于兩個(gè)縱模利用了相同的諧振腔，因此其相位一致，無需鎖定。此方法簡(jiǎn)單，但如果利用半導(dǎo)體激光產(chǎn)生微波具有插入損耗高，不易與ITU-T波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)等缺點(diǎn)。

綜上所述，如何實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、窄線寬、可精確調(diào)諧、低插入損耗的光生高頻微波源是迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種低相位噪聲窄線寬可精確調(diào)諧光纖化激光微波源，其可解決微波源低頻、高相位噪聲、寬線寬、不易精確調(diào)諧和高插入損耗問題。

本發(fā)明提供一種低相位噪聲窄線寬可精確調(diào)諧光纖化激光微波源，包括：

一泵浦源；

一波分復(fù)用器，該波分復(fù)用器的第一端與泵浦源連接；

一超結(jié)構(gòu)有源Bragg相移光纖光柵，該超結(jié)構(gòu)有源光纖Bragg相移光柵的一端與波分復(fù)用器的第二端連接；

一吸收液，該超結(jié)構(gòu)有源光纖Bragg相移光柵的一端浸入其中；

一光電探測(cè)器，該光電探測(cè)器與波分復(fù)用器的第三端連接；

一電控可伸縮壓電陶瓷，超結(jié)構(gòu)有源Bragg相移光纖光柵固定在電控可伸縮壓電陶瓷的側(cè)表面。

其中泵浦源是中心波長(zhǎng)為980nm的半導(dǎo)體激光器，或者是中心波長(zhǎng)為1480nm的半導(dǎo)體激光光器。

其中超結(jié)構(gòu)有源Bragg相移光纖光柵寫在了摻鉺光敏光纖上，或者寫制在摻鐿，摻鈥、摻銩、或者是鉺鐿共摻的光敏光纖上。

其中超結(jié)構(gòu)有源Bragg相移光纖光柵是在摻鉺光敏光纖上利用相位掩模法寫制的，寫制過程分為兩步：第一步是用一塊相位掩模板在有源光敏光纖上寫制一個(gè)相移Bragg光纖光柵；第二步是將第一塊相位為掩模板取下來，換上另外一塊與第一塊相位掩模板中心波長(zhǎng)略有差異的相位掩模板，在相同柵區(qū)寫制另一個(gè)相移Bragg光纖光柵；或者利用同一塊相位掩模板首先在摻鉺光敏光纖上寫制一個(gè)Bragg相移光纖光柵，然后在有源光敏光纖上施加一個(gè)縱向應(yīng)力，在相同柵區(qū)上利用同一塊相位掩模板寫制第二個(gè)相移光柵。

其中在超結(jié)構(gòu)有源Bragg相移光纖光柵是在摻鉺光敏光纖寫制而成的，并在泵浦光的作用下利用分布反饋實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)單縱模激光，或者在半導(dǎo)體材料上制作超結(jié)構(gòu)相移光柵，利用分布反饋實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)單縱模激光，從而實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)源。

其中微波信號(hào)的波長(zhǎng)是在加溫控系統(tǒng)后，通過電控壓電陶瓷的伸縮實(shí)現(xiàn)精確調(diào)諧，或者通過懸臂梁結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

單縱模雙波激光利用了相同的有源光纖作為增益介質(zhì)，大幅度降低了微波信號(hào)的相位噪聲。

利用單縱模激光進(jìn)行拍頻，大幅度降低了微波信號(hào)的線寬。

利用溫控條件下電控壓電陶瓷的縱向伸縮，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微波信號(hào)的微調(diào)諧，從而可與ITU-T波長(zhǎng)精確對(duì)準(zhǔn)。

實(shí)現(xiàn)了光纖化的微波信號(hào)源，大幅度降低了插入損耗，更有利于實(shí)現(xiàn)與ROF等系統(tǒng)的集成。

附圖說明

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征，以下結(jié)合實(shí)例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，其中：

圖1是低相位噪聲窄線寬可調(diào)諧超結(jié)構(gòu)分布反饋光纖激光微波源

圖2是相移超結(jié)構(gòu)光纖光柵光譜示意圖

圖3是相移超結(jié)構(gòu)分布反饋光纖激光光譜示意圖

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種低相位噪聲窄線寬可精確調(diào)諧光纖化激光微波源，包括：