[發明專利]基于寬譜光源的頻率可調諧的光電振蕩裝置

有效

• 申請號: 201310045022.5
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103166706A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 鄒衛文;劉辰鈞;姜文寧;盧加林;吳龜靈;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/54;H04B10/548;H04B10/2569;H04B10/2525
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及一種光通信和微波領域的裝置，具體是一種基于寬譜光源的可調諧的光電振蕩裝置。

背景技術

低相位噪聲、頻率可調的微波信號，在無線通信、光載微波通信、雷達等應用中具有重要應用。其中相位噪聲是衡量微波的主要的重要指標之一，它主要指短期頻率穩定性。目前，市場上產生高質量微波信號的主流方案是采用石英振蕩器，但是石英振蕩器僅在低頻處存在高Q值的振蕩模式，要獲取更高頻率的微波信號，需要在石英振蕩器后接倍頻電路，通過倍頻方法將微波信號轉換至高頻，但隨著倍頻次數的增加，微波信號質量將不斷惡化。雖然原子鐘的相位噪聲可以達到-150dBc/Hz10KHz，但輸出頻率只能到幾十MHz。因此，傳統方案很難獲得高質量、高頻率且大范圍可調諧的微波信號。

隨著光電技術的發展，加拿大渥太華大學的Jianping?Yao等人首先提出了光電振蕩器的概念(參見X.S.Yao?and?L.Maleki,“Optoelectronic?microwave?oscillator,”J.Opt.Soc.Amer.B13,1725–1735,1996)。光電振蕩器一般主要組成包括：一個激光器、一個光電調制器、一段延遲器件、一個光電探測器、一個微波放大器、以及高Q值的微波帶通濾波器。其工作原理是：微波放大器產生的白噪聲通過光電調制器調制激光器產生的連續光，調制后的激光經過一段單模光纖延遲線后進入光電探測器轉換為電信號；電信號通過電濾波器、微波放大器之后反饋回到光電調制器；由于單模光纖的延時特性，整個閉環將產生一系列頻率等間隔的振蕩模式；且由于高Q值的微波帶通濾波器的存在，僅有一個振蕩模式可以存留下來，最終實現高質量的單模振蕩。

上述光電振蕩器雖然可以產生高質量、高頻露出的微波信號，但其調諧范圍受限于電濾波器的調諧范圍。為了克服此局限，研究者近期提出了多種新型光電振蕩器方法與結構。Jianping?Yao等人利用調制器級聯與啁啾光纖光柵、相移布拉格光纖光柵構成了寬帶可調的光電振蕩器，但其雖然寬帶可調，但超模噪聲較大，微波頻率受激光器波長漂移影響（參見B.Yang,X.F.Jin,X.M.Zhang,S.L.Zheng,H.Chi,and?Y.Wang,“A?wideband?frequency-tunable?optoelectronic?oscillator?based?on?a?narrowband?phase-shifted?FBG?and?wavelength?tuning?of?laser,”IEEE?Photon.Technol.Lett.,24(1),73–75,2012）。之后又利用基于寬帶光源的單響應微波光子濾波器結構，實現了微波的可調諧，但由于受色散載波抑制效應，某些頻點將受抑制，無法實現對微波頻率進行連續調諧（參見M.Li,W.Z.Li,J.P.Yao,“Tunable?optoelectronic?oscillator?incorporating?a?high-Q?spectrum-sliced?photonic?microwave?transversal?filter,”IEEE?Photon.Technol.Lett.,24(14),1251–1253,2012）。與此同時，傳統的光電振蕩器采用電濾波器作為選模器件，而電濾波器的調諧范圍有限，故傳統光電振蕩器很難做到寬帶調諧。因此，采用微波光子信號處理技術，利用微波光子濾波器與電振蕩器結合將是下一代可調諧電光振蕩器的發展趨勢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種寬帶可調的光電振蕩器，從而實現對光電振蕩器的大范圍連續可調。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于寬譜光源的頻率可調諧的光電振蕩裝置，特點是其構成包括：寬譜光源、光濾波器、第一光放大器、第二光放大器、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、可調光延遲線、光電調制器、色散光纖、第一光電探測器、第二光電探測器、微波放大器、第一光纖跳線、第二光纖跳線、第三光纖跳線、第四光纖跳線、第五光纖跳線、第六光纖跳線、第七光纖跳線、第一電纜線和第二電纜線，上述元部件的連接關系如下：