[發明專利]一種基于激光波長調節的頻率寬帶可調光電振蕩器

無效

• 申請號: 201110282894.4
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102368582A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 楊波;金曉峰;章獻民;池灝;鄭史烈
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及頻率寬帶可調的高質量微波信號發生裝置，尤其涉及一種基于激光波長調節的頻率寬帶可調光電振蕩器。

背景技術

傳統的高質量微波信號源一般采用了聲儲能元件（例如石英晶體）或者微波儲能元件（例如介質腔）構成諧振腔。但是這些儲能元件只在低頻段擁有幾個高Q的諧振點，高頻的微波信號需要通過倍頻的方法產生，但倍頻會帶來信號相噪性能的顯著下降。1996年，X.Steve?Yao和Lute?Maleki首次提出了光電振蕩器，光電振蕩器利用高Q值的光電諧振腔儲存微波的能量，能夠產生高頻譜純度，低相位噪聲的微波、毫米波信號，并且光電振蕩器產生的信號的相位噪聲與頻率無關，不會隨著頻率的提高而下降。因此，光電振蕩器可廣泛應用于需要低噪聲高頻信號源的領域。

光電振蕩器一般由一個激光源和一個光電反饋回路組成，光電反饋回路包含調制器，長距離光纖，高速光電探測器，微波放大器，微波濾波器，微波耦合器等光電子器件。光纖長度越長，光電反饋回路的儲能時間就越長，信號的相位噪聲就會越小，與此同時，光電振蕩器的模式間隔會減小，因此需要高Q值的微波濾波器來保證光電振蕩器的單模振蕩。頻率可調性是微波信號源的一個重要特性，但由于很難生產高Q值寬帶可調的微波濾波器，傳統的光電振蕩器的頻率調節范圍局限于幾十MHz。隨著光子技術的發展，工業界制作出透射帶寬極小的Fabry-Perot濾波器、Whispering-gallery-mode（WGM）諧振腔、相移光纖光柵等光子選頻器件。這些光子選頻器件可以用來代替高Q值的微波濾波器，為光電振蕩器的寬帶可調諧提供了基礎。2010年，A.A.Savchenkov等人提出了一種基于電壓控制帶有WGM諧振腔的寬帶可調光電振蕩器，在保證微波信號質量的同時，極大地提高了光電振蕩器的頻率可調范圍。

發明內容

本發明的目的是克服傳統光電振蕩器頻率調節范圍不足的缺點，提供一種基于激光波長調節的頻率寬帶可調的光電振蕩器。

基于激光波長調節的頻率寬帶可調光電振蕩器中的波長可調激光器、偏振控制器、雙臂馬赫增德爾調制器、窄帶相移光纖光柵、高速光電探測器通過光纖順次相連；高速光電探測器、微波高通濾波器、微波放大器、微波相移器、微波耦合器、微波3dB正交耦合器、雙臂馬赫增德爾調制器的射頻輸入口通過微波同軸線順次相連，雙臂馬赫增德爾調制器、窄帶相移光纖光柵、高速光電探測器、微波高通濾波器、微波放大器、微波相移器、微波耦合器、微波3dB正交耦合器構成了一個閉合光電振蕩環路；通過調節波長可調激光器的波長，在微波耦合器的另一輸出口發生寬帶頻率可調的高質量微波信號。

所述的雙臂馬赫增德爾調制器具有兩個射頻電極，能夠被兩路射頻信號同時調制；雙臂馬赫增德爾調制器工作在單邊帶調制狀態。所述的窄帶相移光纖光柵是一種引入了π弧度相移的布拉格光纖光柵，在寬帶反射譜中擁有一個帶寬很小的透射峰。所述的微波耦合器的輸出口得到的微波信號的頻率等于波長可調激光器輸出的激光頻率和窄帶相移光纖光柵的透射峰頻率之差。所述的光電振蕩環路具有一個振蕩模式間隔，通過調節波長可調激光器的波長，微波耦合器的輸出口得到頻率調節步進等于振蕩模式間隔的高質量低噪聲微波信號。所述的光電振蕩器的頻率可調帶寬等于窄帶相移光纖光柵反射帶寬的一半。所述的微波高通濾波器的截止頻率高于窄帶相移光纖光柵反射帶寬的一半。

與傳統的光電振蕩器相比，本發明不需要高Q值的微波濾波器，具有結構緊湊，頻率調節速度快，可調頻域寬等優點，可作為實用的低噪聲寬帶微波信號源。

附圖說明

圖1是基于激光波長調節的頻率寬帶可調光電振蕩器的結構示意圖；

圖2是窄帶相移光纖光柵的透射譜以及光電振蕩器頻率調節的原理示意圖；

圖中：波長可調激光器1、偏振控制器2、雙臂馬赫增德爾調制器3、窄帶相移光纖光柵4、高速光電探測器5、微波高通濾波器6、微波放大器7、微波相移器8、微波耦合器9、微波3dB正交耦合器10。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步描述：