[發明專利]基于再生式分頻的毫米波光電振蕩器及其穩頻方法

有效

• 申請號: 201811131984.1
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109286114B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 戴鍵;劉安妮;許方星;張天;尹飛飛;徐坤
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 李欣;項京

本發明提供了一種基于再生式分頻的毫米波光電振蕩器及其穩頻方法，光電振蕩器包括：激光器、電光強度調制器、光纖儲能鏈路、光電探測器、電耦合器、再生式分頻單元、外參考鎖相單元、倍頻器、外部信號源和外部參考信號源。采用本發明，可以通過再生式分頻單元將毫米波信號分頻成頻率較低的信號，由于頻率較低的信號可以被各電器元件處理、控制，所以頻率較低的信號與高穩定的外部參考信號鎖相，然后通過倍頻器將鎖相后的信號倍頻，并將倍頻后的信號反饋至電光強度調制器，這樣可以得到頻率穩定的毫米波信號。

技術領域

本發明涉及微波光子技術領域，特別是涉及一種基于再生式分頻的毫米波光電振蕩器及其穩頻方法。

背景技術

光電振蕩器利用高品質光學諧振腔實現電磁儲能，在Q值(品質因數)、工作頻段、抗電磁干擾等方面具有獨特的優勢，可產生從幾百MHz到上百GHz頻率范圍的微波信號，并且信號的相位噪聲與工作頻段無關。可見，光電振蕩器是一種微波系統尤其是毫米波系統非常理想的信號發生裝置。高質量的光電振蕩器是現代電子系統的重要組成部分，在測控、雷達、通信、導航、電子對抗、天文和近代物理實驗等領域都有著十分廣泛的應用前景。隨著電子系統技術及無線通信技術的快速發展，電子與通信系統需要光電振蕩器產生的信號具有更高的頻率穩定度。

現有的光電振蕩器的典型結構如圖1所示，主要包括：激光器、調制器、光纖儲能鏈路、光電探測器、微波放大器和帶通濾波器，其中，調制器、光纖儲能鏈路、光電探測器、微波放大器和帶通濾波器依次連接，形成回路，且激光器的輸出端與調制器的光輸入端連接。激光器輸出的光載波信號依次經過調制、解調、放大和濾波等處理后，可以得到毫米波信號。

然而，發明人在實現本發明的過程中發現，現有技術至少存在如下問題：通過現有的光電振蕩器生成毫米波時，由于某些電器元件能夠處理的信號存在頻率限制，例如，現有的毫米波電控移相器移相范圍較窄，并且沒有對毫米波進行分頻的器件，導致現有的毫米波光電振蕩器難以用鎖相環來優化毫米波光光電振蕩器的頻率穩定度。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種基于再生式分頻的毫米波光電振蕩器及其穩頻方法，以生成頻率穩定的毫米波信號。具體技術方案如下：

第一方面，提供了一種基于再生式分頻的毫米波光電振蕩器，所述光電振蕩器包括：激光器、電光強度調制器、光纖儲能鏈路、光電探測器、外部信號源、電耦合器、再生式分頻單元、外參考鎖相單元和倍頻器；

所述激光器的輸出端與所述電光強度調制器的光輸入端連接，所述激光器用于輸出光載波信號；

所述電光強度調制器的輸出端與所述光纖儲能鏈路的輸入端連接，所述電光強度調制器用于對所述光載波信號進行調制，生成調制后的光信號，所述調制后的光信號包含光邊帶信號和光載波信號；

所述光纖儲能鏈路的輸出端與所述光電探測器的輸入端連接，所述光纖儲能鏈路用于傳輸所述調制后的光信號，并用于儲能；

所述光電探測器的輸出端與所述電耦合器的第一輸入端連接，所述光電探測器用于從接收到的調制后的光信號中解調出調制信號，并輸出電信號；

所述電耦合器的輸出端與所述再生式分頻單元的輸入端連接，所述電耦合器的第二輸入端與外部信號源的輸出端連接，所述電耦合器用于將所述光電探測器輸出的信號和所述外部信號源輸出的微波信號輸入到所述再生式分頻單元；

所述再生式分頻單元的輸出端與所述外參考鎖相單元的輸入端連接，所述再生式分頻單元用于對所述光電探測器輸出的電信號進行分頻；

所述外參考鎖相單元的輸出端與所述倍頻器的輸入端連接，所述外參考鎖相單元用于利用外部參考信號鎖定分頻后的信號的相位；

所述倍頻器的輸出端與所述電光強度調制器的微波調制信號輸入端連接，所述倍頻器用于倍頻，以使分頻后的信號的頻率恢復為分頻前的頻率。