[發明專利]倍頻光電振蕩器

在審

• 申請號: 201810089191.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108258569A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 楊春;徐瑋杰;王子曄;吳建輝;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種倍頻光電振蕩器，激光器輸出光信號進入電光調制器。電光調制器的輸出接光耦合器實現分光，一部分光信號送入偏置控制電路，控制電光調制器的工作點；另一部分光信號經光纖進入光探測器。光探測器將光信號轉換為電信號，光探測器的輸出端連接兩級串連的放大器。串連放大器的輸出接一個雙工器，雙工器的一個端口輸出頻率為f₀的信號，并輸出至中心頻率為f₀的帶通濾波器，然后輸出至電光調制器的驅動信號端口，形成頻率為f₀的信號能夠諧振的環路；雙工器的另一個輸出端口輸出頻率為nf₀的信號，然后輸出至中心頻率為nf₀的帶通濾波器，得到n倍頻的振蕩信號。本發明充分利用光電振蕩器中電放大器工作在飽和區的倍頻特性，利用較少的器件即可實現振蕩信號的倍頻，具有很強的實用前景。

技術領域

本發明涉及光子技術和微波技術領域，尤其涉及一種倍頻光電振蕩器。

背景技術

傳統的高性能微波信號源大都采用電儲能元件例如介質腔振蕩器，聲儲能元件例如石英晶體振蕩器構成諧振腔。當介質腔和晶體諧振腔的工作頻率超過千兆赫茲時，其品質因數迅速下降，由此產生的微波信號具有較差的相位噪聲。

光電振蕩器利用長光纖，損耗0.2dB/km，實現高Q值的光學環形腔，產生超低相位噪聲的振蕩信號，并且振蕩信號的相位噪聲具有不隨振蕩頻率的增加而惡化的優點，在通信、軍事等領域有廣泛的應用前景。

目前，主要研究的光電振蕩器，其振蕩頻率一般處于X波段，在更高頻段因受限于電光調制器等器件的帶寬，難以通過傳統的光電振蕩器產生高頻信號。為了緩解高頻率振蕩信號對器件帶寬的需要，并且能夠充分利用光電振蕩器的低相位噪聲，國內外很多專家學者開展了倍頻光電振蕩器的研究。

Takahide Sakamoto，Tetsuya Kawanishi and Masayuki Izuts，CLEO，2005，提出了倍頻光電振蕩器，在T.Sakamoto等人的方案中，調制器偏置在最小傳輸點，利用一階邊帶拍頻實現倍頻信號輸出，但該方案需要用到電1/2分頻器，并且調制器在最小傳輸點的調制效率太低。

M.Shin，V.S.Grigoryan and P.Kumar，ELECTRONICS LETTER，2007，提出了倍頻光電振蕩器，在M.Shin的方案中，需要用到2個不同波長的激光器，較大的增加了成本，且很難實現長時間穩定。

Shilong Pan and Jianping Yao，IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，2009，提出了倍頻光電振蕩器，在S.Pan等人的方案為了讓偏振態調制器的兩路輸出信號實現不同的強度調制特性，每一路均需要通過一個光檢偏器來精確控制使得輸出光與輸入光的偏振方向呈一定的角度。實現光檢偏器通常采用的技術有：采用絕緣層上覆硅技術(Silicon-on-insulator，SOI)來實現；采用在波導內加應力控制的光波導工藝來實現。這些都不是常規的鈮酸鋰工藝能夠實現的。而電光調制器通常采用常規的鈮酸鋰工藝來實現。因此，光檢偏器與光調制器單片集成是很難實現的。

目前已經提出的方案有：利用兩路不同波長的激光器實現；利用偏振態調制器實現；利用雙平行MZM調制器；利用馬赫曾德爾調制器的半波電壓偏置點實現載波抑制等，上述方法都能夠實現倍頻信號的產生，但是其相位噪聲較基頻信號惡化較多，主要是由于額外增加的光學器件，如激光器，偏振態調制器等，然后要使增加的器件穩定可靠的工作又需要其他的元器件，很大程度上增加了系統的成本及鏈路的復雜度。

若直接對傳統光電振蕩器的輸出信號進行倍頻，則首先需要將輸出信號放大，然后將大功率信號送入倍頻器以產生倍頻信號，再經過濾波器將所需信號濾出。這樣的結構需要較大的成本，并且輸出倍頻信號相位噪聲惡化的風險也隨著使用有源器件的增加而變大。

發明內容