[發(fā)明專利]一種基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的光電振蕩器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310338100.0
• 申請(qǐng)日: 2013-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103401141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊錦添;蒲濤;方濤;王榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/125
• 分類號(hào): H01S5/125
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電振蕩器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的寬帶頻率可調(diào)諧的光電振蕩器。

背景技術(shù)

在衛(wèi)星通信、雷達(dá)系統(tǒng)、精密儀器儀表以及高精度測(cè)量等應(yīng)用中，常常需要高信號(hào)質(zhì)量、頻率可調(diào)的微波信號(hào)。所謂信號(hào)質(zhì)量主要是指微波信號(hào)的短期頻率穩(wěn)定性，即相位噪聲，以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性，即頻率漂移。傳統(tǒng)的高質(zhì)量微波信號(hào)源一般采用聲儲(chǔ)能元件（例如石英晶體）或者微波儲(chǔ)能元件（例如介質(zhì)腔）構(gòu)成諧振腔。但是這些儲(chǔ)能元件只在低頻段擁有幾個(gè)高Q值的諧振點(diǎn)，要獲得高頻微波信號(hào)需要通過(guò)倍頻的方法產(chǎn)生，但倍頻會(huì)帶來(lái)信號(hào)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(chǔ)存微波的能量，能夠產(chǎn)生高頻譜純度、低相位噪聲的微波、毫米波信號(hào)，且相位噪聲特性與頻率無(wú)關(guān)，不會(huì)隨著頻率的提高而下降。因此與傳統(tǒng)微波振蕩器相比，光電振蕩器在需要低噪聲高頻信號(hào)源的領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光電振蕩器一般由一個(gè)激光源和一個(gè)光電反饋回路組成，光電反饋回路包含電光調(diào)制器，長(zhǎng)距離光纖，高速光電探測(cè)器，微波放大器，窄帶微波濾波器，微波耦合器等光電子器件。光纖長(zhǎng)度越長(zhǎng)，光電反饋回路的儲(chǔ)能時(shí)間就越長(zhǎng)，信號(hào)的相位噪聲就會(huì)越小，與此同時(shí)，光電振蕩器的模式間隔會(huì)減小，因此需要高Q值的微波濾波器來(lái)保證光電振蕩器的單模振蕩。另外，頻率可調(diào)性是微波信號(hào)源的一個(gè)重要特性，但由于很難生產(chǎn)高Q值寬帶可調(diào)的微波濾波器，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光電振蕩器只有幾十到幾百M(fèi)Hz的頻率調(diào)諧范圍。此外，高速電光調(diào)制器和高Q值微波濾波器價(jià)格昂貴，從應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō)成本有待降低。

因此，目前迫切需要本領(lǐng)域研究人員解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是：如何能夠創(chuàng)新地提出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、結(jié)構(gòu)緊湊的光電振蕩器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，并能同時(shí)有效滿足光電振蕩器的寬帶可調(diào)諧。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的光電振蕩器，用以實(shí)現(xiàn)光電振蕩器的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、結(jié)構(gòu)緊湊和寬帶可調(diào)諧。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的光電振蕩器是基于一個(gè)不包含電光調(diào)制器和電濾波器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光電振蕩環(huán)，該光電振蕩環(huán)包括分布反饋式半導(dǎo)體激光器、單模光纖、10:90光分路器、光電轉(zhuǎn)換器、低噪聲寬頻微波放大器、10:90電分路器、電可調(diào)衰減器；其中，分布反饋式半導(dǎo)體激光器、單模光纖、10:90光分路器、光電轉(zhuǎn)換器通過(guò)光纖順次相連；光電轉(zhuǎn)換器、低噪聲寬頻微波放大器、10:90電分路器、電可調(diào)衰減器、分布反饋式半導(dǎo)體激光器通過(guò)微波同軸線順次相連；通過(guò)調(diào)節(jié)分布反饋式半導(dǎo)體激光器的偏置電流和工作溫度，在10:90電分路器的90%端發(fā)生寬帶頻率可調(diào)諧的高質(zhì)量微波信號(hào)。

所述的分布反饋式半導(dǎo)體激光器是普通商用的帶內(nèi)部隔離器的單模激光器。

所述的單模光纖是G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖。

所述的10:90光分路器是由一個(gè)輸入端口即端口①和兩個(gè)輸出端口組成的光耦合器；其中第一個(gè)輸出端口即端口②輸出10%的能量，第二個(gè)輸出端口即端口③輸出90%的能量。

所述的10:90電分路器是由一個(gè)輸入端口即端口④和兩個(gè)輸出端口即端口⑤和端口⑥組成的電耦合器；其中端口5輸出10%的能量，端口6輸出90%的能量。

所述的電可調(diào)衰減器衰減量應(yīng)大于20dB。

有益效果：從上述技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的光電振蕩器，利用半導(dǎo)體激光器在張弛振蕩頻率處具有最大調(diào)制效率的特性，用一個(gè)分布反饋式半導(dǎo)體激光器同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電光轉(zhuǎn)換和光子微波濾波的功能，無(wú)需額外的電光調(diào)制器和高Q值微波濾波器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2、本發(fā)明提供的基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的光電振蕩器，通過(guò)對(duì)激光器偏置電流和工作溫度的調(diào)諧實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器張弛振蕩頻率的調(diào)諧，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)光電振蕩器的大范圍頻率調(diào)諧，調(diào)諧方式簡(jiǎn)單方便、易于實(shí)現(xiàn)。

3、本發(fā)明提供的基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的光電振蕩器，可以在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行微波頻率的調(diào)諧，調(diào)諧范圍僅受限于分布反饋式半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)參數(shù)和封裝水平、光電轉(zhuǎn)換器及低噪聲寬帶微波放大器的帶寬。

4、本發(fā)明提供的基于直接調(diào)制分布反饋式半導(dǎo)體激光器的光電振蕩器，由于利用了單模光纖作為高Q值的微波儲(chǔ)能元件，該光電振蕩器輸出的微波信號(hào)具有極佳的相位噪聲特性。

附圖說(shuō)明