[發(fā)明專利]用于光電振蕩器的控制裝置和光電振蕩器控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410497708.2
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104242042A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪俊;姚勝興;張松華;嚴(yán)亞周
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南工學(xué)院
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于光電振蕩器的控制裝置和光電振蕩器控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超穩(wěn)定振蕩器是電子通信系統(tǒng)的核心。高質(zhì)量的微波振蕩器在光通信、衛(wèi)星通信、微波通信以及高精度測量等方向起著重要的作用。傳統(tǒng)的微波源一般通過晶振的多次倍頻而得，但隨著倍頻次數(shù)的增加，相噪(短期穩(wěn)定性)會越來越大，也就是說，相噪會隨著載波頻率的增加而增加。光電振蕩器(Opto-Electronic?Oscillator，簡稱為OEO)的發(fā)明解決了該問題，基于光纖延時的OEO的相噪不隨振蕩頻率的升高而增加，是超穩(wěn)定微波、毫米波振蕩源的優(yōu)質(zhì)備選。其基本原理在于：激光器發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)電光調(diào)制器被振蕩信號強度調(diào)制后通過光纖傳輸至光電探測器前端，光電探測器把已調(diào)光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)過選頻、放大，最終反饋至調(diào)制器電輸入端，然后再進行下一次循環(huán)，滿足巴克豪森振蕩條件(開環(huán)增益大于1，相差為2π的整數(shù)倍)的頻點最終形成穩(wěn)定的振蕩信號。

在其它器件性能指標(biāo)不變的情況下，OEO的相噪與光纖延時量的平方成反比。光纖越長，相噪越低，但自由譜范圍會越來越小(1km?SMF光纖對應(yīng)的自由譜范圍約為200kHz)，在微波頻段無法找到如此高Q值的窄帶濾波器對振蕩信號的雜散進行有效抑制。采用注入鎖定方式是抑制雜散的有效方式：采用一個穩(wěn)定的微波信號注入長光纖環(huán)OEO，控制注入信號頻率，讓其與長光纖環(huán)OEO單獨振蕩時的某個模式對應(yīng)頻率一致，能夠讓長光纖環(huán)OEO的該個模式信號在“模式競爭”中取得優(yōu)勢，進而抑制其它模式，最終實現(xiàn)單模輸出。

由于玻璃通信光纖的溫度敏感度較高，隨著穩(wěn)定的變化光纖的延時量也會隨之變化，使得振蕩信號的頻率會發(fā)生漂移，不僅如此，其它外部干擾均會破壞其長期穩(wěn)定性，導(dǎo)致光電振蕩器的長期穩(wěn)定性低?，F(xiàn)階段國內(nèi)外普遍采用恒溫控制與減震的方式來控制OEO的長期穩(wěn)定性，該種方式結(jié)構(gòu)繁雜且耗能較大；還有部分研究者采用在光域?qū)饫w延時波動進行補償?shù)姆绞健?/p>

針對現(xiàn)有技術(shù)中光電振蕩器的長期穩(wěn)定性低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于光電振蕩器的控制裝置和光電振蕩器控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中光電振蕩器的長期穩(wěn)定性低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種用于光電振蕩器的控制裝置。其中，光電振蕩器與注入源相連接，注入源用于向光電振蕩器輸出第一信號，并輸出第二信號，根據(jù)本發(fā)明的用于光電振蕩器的控制裝置包括：移相器，與注入源相連接，用于對第二信號進行移相；采集單元，與光電振蕩器的輸出端相連接，用于采集光電振蕩器的輸出信號耦合出的反饋信號；混頻器，與移相器和采集單元分別相連接，用于對移相后的第二信號和反饋信號進行鑒相；伺服模塊，與混頻器和光電振蕩器分別相連接，用于根據(jù)鑒相后的信號控制光電振蕩器的輸出信號的相位鎖定在第二信號上。

進一步地，光電振蕩器內(nèi)置有壓控移相器，伺服模塊與壓控移相器相連接，伺服模塊用于通過改變壓控移相器的電壓來控制光電振蕩器的輸出信號的相位鎖定在第二信號上。

進一步地，伺服模塊還用于對鑒相后的信號進行放大處理，并控制鑒相后的反饋信號的電壓波動大小剛好覆蓋壓控移相器0-360度的移相范圍。

進一步地，控制裝置還包括：第一微波放大器，連接在移相器和混頻器之間，用于對移相后的第二信號進行放大處理；第二微波放大器，連接在采集單元和混頻器之間，用于對反饋信號進行放大處理。

進一步地，控制裝置還包括：低通濾波器，連接在混頻器和伺服模塊之間，用于對鑒相后的信號進行低通濾波。

進一步地，移相器對第二信號移相的角度為90度。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供了一種光電振蕩器控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的光電振蕩器控制系統(tǒng)包括：注入源，用于輸出第一信號和第二信號；光電振蕩器，與注入源相連接，用于接收第一信號，并由第一信號得到輸出信號；控制裝置，控制裝置上述提供的控制裝置，與注入源和光電振蕩器分別相連接，用于控制輸出信號的相位鎖定在第二信號上。

進一步地，光電振蕩器包括第一光電振蕩器和第二光電振蕩器，第一光電振蕩器的輸出端與第二光電振蕩器的輸入端相連接，控制裝置包括第一控制裝置和第二控制裝置，其中，第一控制裝置與注入源和第一光電振蕩器分別相連接，用于控制第一光電振蕩器的輸出信號的相位鎖定在第二信號上；第一控制裝置與第一光電振蕩器的輸出端和第二光電振蕩器分別相連接，用于控制第二光電振蕩器的輸出信號的相位鎖定在第一光電振蕩器的輸出信號上。