[發明專利]一種采用新型反饋控制方式的高穩定光電振蕩器及其方法

在審

• 申請號: 201810041263.5
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108183381A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 來天皓;金韜;池灝
• 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: 鄭海峰

1.一種采用新型反饋控制方式的高穩定光電振蕩器，其特征在于：包括激光器(1)、馬赫-曾德調制器(2)、長光纖(3)、光可調延遲線(4)、光電探測器(5)、射頻帶通濾波器(6)、射頻放大器(7)、第一射頻功分器(8)、第二射頻功分器(9)、外部參考源(11)、混頻器(10)、控制模塊(12)；激光器(1)的輸出端連接到馬赫-曾德調制器(2)的光輸入端，馬赫-曾德調制器(2)的光輸出端連接到長光纖(3)的輸入端，長光纖(3)的輸出端連接到光可調延遲線(4)的光輸入端，光可調延遲線(4)的光輸出端連接到光電探測器(5)的光輸入端，在光電探測器(5)射頻輸出端和第一射頻功分器(8)的輸入端之間設置射頻帶通濾波器(7)和射頻放大器(6)，第一射頻功分器(8)的一個輸出端連接到第二射頻功分器(9)的輸入端，第一射頻功分器(8)的另一個輸出端連接到混頻器(10)的本振輸入端，第二射頻功分器(9)的一個輸出端連接到馬赫-曾德調制器(2)的射頻輸入端，第二射頻功分器(9)的另一個輸出端輸出微波信號，外部參考源(11)的輸出端連接到混頻器(10)的射頻輸入端，混頻器(10)的中頻輸出端連接到控制模塊(12)，控制模塊(12)控制光可調延遲線(4)的延遲時間，用于補償外界環境因素對光電振蕩器輸出頻率的影響。

2.如權利要求1所述的一種采用新型反饋控制方式的高穩定光電振蕩器，其特征在于：還包括射頻衰減器(18)、第三射頻功分器(16)、射頻合路器(17)；外部參考源(11)的輸出端連接到射頻衰減器(18)的射頻輸入端，射頻衰減器(18)的射頻輸出端連接到第三射頻功分器(16)的輸入端，第三射頻功分器(16)的一個輸出端連接到射頻合路器(17)的另一個輸入端，射頻合路器(17)的輸出端連接到馬赫-曾德調制器(2)的射頻輸入端，第三射頻功分器(16)的另一個輸出端連接到混頻器(10)的射頻輸入端。

3.如權利要求1或2所述的一種采用新型反饋控制方式的高穩定光電振蕩器，其特征在于：所述的控制模塊(12)包括測頻/測電壓模塊(13)，模數轉換模塊(14)、控制器(15)，測頻/測電壓模塊(13)測量混頻器(10)中頻輸出端的信號，并由模數轉換模塊(14)將采集得到的模擬信號轉換為數字信號后送入控制器(15)，控制器(15)通過處理采集得到的信號，控制光可調延遲線(4)的延遲時間。

4.根據權利要求1或2所述的一種采用新型反饋控制方式的高穩定光電振蕩器，其特征在于：所述外部參考源(11)可以是晶振、介質振蕩器或原子鐘，其輸出頻率與光電振蕩器的輸出頻率相同或相近。

5.根據權利要求1或2所述的一種采用新型反饋控制方式的高穩定光電振蕩器，其特征在于：所述長光纖(3)的結構可以是單環路結構、雙環路結構或多環路結構，類型可以是單模光纖、保偏光纖或高品質因數諧振腔。

6.根據權利要求3所述的一種采用新型反饋控制方式的高穩定光電振蕩器，其特征在于：所述控制器(15)是單片機、FPGA、ARM或DSP。

7.一種如權利要求3所述的高穩定光電振蕩器的反饋控制方法，其特征在于包括如下步驟：系統正常工作時，光電振蕩器的輸出頻率與外部參考源(11)的輸出頻率保持一致；當光電振蕩器的輸出頻率由于受外界環境因素變化而發生改變時，混頻器(10)輸出兩者的誤差信號，由測頻/測電壓模塊(13)采集，并通過模數轉換模塊(14)將采集得到的模擬量轉換為數字量傳送至控制器(15)中，控制器(15)根據采集得到的數據進行判斷，并分為以下兩種情況進行控制：

第一種情況，測頻得到的數值不為0，則控制器(15)記錄采集得到的頻率數值后，控制光可調延遲線(4)增大延遲量0.05ps，然后再次采集當前的頻率數值，并與第一次采集得到的數值進行比較；若第一次采集的數值比第二次采集的數值大，則控制光可調延遲線(4)減小延遲量，減小的延遲量由PID算法計算得出；若第一次采集的數值比第二次采集的數值小，則控制光可調延遲線(4)增大延遲量，增大的延遲量由PID算法計算得出；之后重復上述過程直至系統恢復正常工作；

第二種情況，測頻得到的數值為0，則控制器(15)記錄采集得到的電壓值，若電壓值大于20mV時，增大光可調延遲線(4)延遲量0.05ps；若電壓值小于﹣20mV時，減小光可調延遲線(4)延遲量0.05ps；若電壓值處于﹣20mV至20mV之間時，不調整光可調延遲線(4)；之后重復上述過程直至系統恢復正常工作。