[發(fā)明專利]基于鎖模激光器的上下變頻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811343880.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109193318B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李明;劉大鵬;林志星;祝寧華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/10;H01S3/098
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張宇園

本發(fā)明公開了一種基于鎖模激光器的上下變頻系統(tǒng)，包括：鎖模激光器輸出激光，送入光濾波器進行濾波后輸出濾波激光，該濾波激光進入色散補償光纖得到光信號，再進入光耦合器進行分束，該信號被分為兩路：一路進入雙驅(qū)動雙偏振馬赫增德爾調(diào)制器實現(xiàn)輸入頻率的載波抑制單邊帶調(diào)制然后輸出；另一路進入可調(diào)光延遲線通過調(diào)節(jié)該路的延時控制兩路拍頻間隔實現(xiàn)頻率變化然后輸出；兩路信號輸出后輸入光耦合器實現(xiàn)合束，最后進入光電探測器實現(xiàn)上下兩路信號的拍頻，得到新的頻率。本發(fā)明基于鎖模激光器的上下變頻系統(tǒng)，上下變頻范圍大，基本由光電探測器的帶寬決定，可達60GHz或更高；可以實現(xiàn)上下變頻，變頻的范圍準(zhǔn)連續(xù)可調(diào)，得到信號穩(wěn)定且質(zhì)量高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于鎖模激光器的上下變頻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微波的變頻技術(shù)十分重要，但傳統(tǒng)方法得到高頻率的微波信號需要多次變頻，系統(tǒng)復(fù)雜且成本高昂。而微波光子變頻技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在軍用設(shè)施和民用設(shè)施等多個場景，如雷達系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)、光通信系統(tǒng)當(dāng)中，意義重大。微波光子變頻技術(shù)具有抗電磁干擾、可調(diào)諧、大帶寬等優(yōu)勢，所以產(chǎn)生了許多基于微波光子技術(shù)的變頻方案。

目前基于微波光子技術(shù)的變頻方案主要有，基于直調(diào)激光器和馬赫增德爾干涉結(jié)構(gòu)的頻率到強度調(diào)制的轉(zhuǎn)換，這種方案結(jié)構(gòu)簡單但變頻范圍較窄，僅10GHz左右；基于單個或多個級聯(lián)強度調(diào)制器實現(xiàn)變頻，這種方案受到調(diào)制器傳輸曲線的影響容易產(chǎn)生其它頻率的雜波；基于光電探測器的非線性效應(yīng)來實現(xiàn)變頻，這種方案多用于上變頻系統(tǒng)當(dāng)中。

綜上，相對于傳統(tǒng)的微波變頻技術(shù)，基于微波光子系統(tǒng)的變頻技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。然而目前主流的微波光子變頻系統(tǒng)存在著變頻范圍較窄、信號純度較低、應(yīng)用場景局限等不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于鎖模激光器的上下變頻系統(tǒng)，以期至少部分地解決上述技術(shù)問題中的至少之一。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種基于鎖模激光器的上下變頻系統(tǒng)，包括：

鎖模激光器輸出激光，送入光濾波器進行濾波后輸出濾波激光，該濾波激光進入色散補償光纖得到光信號，再進入光耦合器進行分束，該信號被分為兩路：

一路進入雙驅(qū)動雙偏振馬赫增德爾調(diào)制器實現(xiàn)輸入頻率的載波抑制單邊帶調(diào)制然后輸出；

另一路進入可調(diào)光延遲線通過調(diào)節(jié)該路的延時控制兩路拍頻間隔實現(xiàn)頻率變化然后輸出；

兩路信號輸出后輸入光耦合器實現(xiàn)合束，最后進入光電探測器實現(xiàn)上下兩路信號的拍頻，得到新的頻率。

進一步的，鎖模激光器為被動鎖模激光器或主動鎖模激光器或具有產(chǎn)生微環(huán)光學(xué)頻率梳的功能的器件。

進一步的，鎖模激光器模式之間相位鎖定，具有10nm以上的光譜范圍，重復(fù)頻率為Hz量級到百GHz量級。

進一步的，光濾波器為基于光纖法布里珀羅諧振腔的可調(diào)光濾波器。

進一步的，色散補償光纖具有和鎖模激光器重復(fù)頻率相匹配的長度和負色散系數(shù)。

進一步的，光耦合器具有分光作用，實現(xiàn)系統(tǒng)中光的分束和合束。

進一步的，雙驅(qū)動雙偏振馬赫增德爾調(diào)制器是基于鈮酸鋰材料的調(diào)制器或替換為光信號發(fā)射機。

進一步的，可調(diào)光延遲線是基于空間光傳輸?shù)墓庋舆t線，實現(xiàn)百皮秒量級的延時。

進一步的，光電探測器是鍺硅或磷化銦材料制作的光電探測器。

進一步的，本發(fā)明提供的上下變頻系統(tǒng)為以上描述中任一器件或結(jié)構(gòu)構(gòu)成，或基于以上描述中任一器件或結(jié)構(gòu)但具有與之不同的數(shù)量、形狀、尺寸或配置構(gòu)成。