[發(fā)明專利]傅里葉域鎖模光電振蕩器

在審

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• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110504613A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 李明;郝騰飛;唐健;石暖暖;李偉;祝寧華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 張宇園<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種傅里葉域鎖模光電振蕩器，包括激光光源、相位調(diào)制器、光陷波濾波器、光電探測器、電放大器和功分器；其中，激光光源、相位調(diào)制器、光陷波濾波器和光電探測器一起組成掃頻微波光子濾波器，所述掃頻微波光子濾波器的通頻帶由激光光源和光陷波濾波器陷波位置對應波長的差值決定。本發(fā)明利用激光光源、相位調(diào)制器、光陷波濾波器、光電探測器構(gòu)成一快速掃頻的微波光子濾波器，通過激光光源或光陷波濾波器的掃頻實現(xiàn)微波光子濾波器通頻帶的掃頻，并使濾波器通頻帶的變化與信號在光電振蕩器環(huán)路中傳輸一周的時間延遲相匹配，實現(xiàn)傅里葉域鎖模，能夠輸出寬帶可調(diào)的啁啾微波信號。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及微波光子學技術(shù)領域，具體涉及一種傅里葉域鎖模光電振蕩器。

背景技術(shù)

高質(zhì)量微波信號源可利用電子學方法或基于光子學的微波信號產(chǎn)生技術(shù)實現(xiàn)。其中電子學方法精度高，但瞬時帶寬和相位噪聲特性較差。為克服電子學方法的缺點，研究人員提出了多種基于光子學的微波信號產(chǎn)生技術(shù)，主要包括雙波長激光外差法、光脈沖整形法和光電振蕩器技術(shù)等。其中，雙波長激光外差法通過調(diào)節(jié)激光器的波長，很容易實現(xiàn)寬帶、快速調(diào)諧的啁啾微波信號產(chǎn)生，其帶寬和啁啾速度顯著高于電子學手段。然而，由于兩束激光的相位相關性較差，因此產(chǎn)生的微波信號的相位噪聲較大，甚至較壓控振蕩器更差。基于光脈沖整形的微波信號產(chǎn)生技術(shù)主要基于頻-時映射的原理，通過對光頻譜的頻域整形，可以產(chǎn)生任意波形微波信號。該技術(shù)面臨的主要問題是重構(gòu)慢，需要重新對頻譜進行整形。此外，由于頻譜整形的精度較低，這使得產(chǎn)生的微波信號的相位噪聲較大。

光電振蕩器技術(shù)可以克服上述兩種方法的不足，利用光儲能獲得高性能的諧振腔，產(chǎn)生超低相噪的微波信號。美國空氣動力實驗室的X.S.Yao等人于1994年提出這個概念后，一直廣受關注。美國OEwave公司報道的高質(zhì)量光電振蕩器的相噪低至-160dBc/Hz@10kHz。光電振蕩器的調(diào)諧性也較強，目前報道的光電振蕩器的調(diào)諧范圍可覆蓋幾十GHz。然而，在頻率調(diào)諧時，新的振蕩頻率需要從噪聲重新起振，并達到穩(wěn)態(tài)，這極大地限制了頻率調(diào)諧的速度。另一方面，由于新的模式是從噪聲中重新建立的，該模式與之前模式的相位是不連續(xù)或者說是無關的，這意味著在頻率調(diào)諧過程中微波信號的相位噪聲將顯著增加。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種傅里葉域鎖模光電振蕩器，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)明提出了一種傅里葉域鎖模光電振蕩器，包括：激光光源、相位調(diào)制器、光陷波濾波器、光電探測器、電放大器和功分器；

其中，所述激光光源用于發(fā)出光信號，所述相位調(diào)制器用于對所述光信號調(diào)制，形成包含載波和兩個調(diào)制邊帶，所述光陷波濾波器用于抑制其中一個調(diào)制邊帶，以輸出載波和未被抑制的邊帶，所述光電探測器用于接收所述載波和未被抑制的邊帶，通過拍頻還原相應頻率的信號；

所述光電探測器所述激光光源的發(fā)光頻率或光陷波濾波器的頻率配置為可進行周期性的調(diào)諧，使濾波器通頻帶的變化與信號在光電振蕩器環(huán)路中傳輸一周的時間延遲相匹配，實現(xiàn)傅里葉域鎖模；

其中，所述光電探測器、電放大器、功分器、相位調(diào)制器之間通過電纜依次連接，由功分器輸出啁啾微波信號；

其中，所述激光光源、相位調(diào)制器、光陷波濾波器和光電探測器一起組成一個掃頻微波光子濾波器。

在進一步的實施方案中，掃頻微波光子濾波器的中心頻率配置為等于所述激光光源的光載波與所述光陷波濾波器的中心頻率差，微波光子濾波器的掃頻配置為通過激光光源或光陷波濾波器的掃頻實現(xiàn)。

在進一步的實施方案中，相位調(diào)制器、光陷波濾波器、光電探測器通過光纖跳線連接，所述光纖是微波儲能元件。

在進一步的實施方案中，激光光源為掃頻激光器，或微波信號驅(qū)動的單邊帶調(diào)制掃頻光源，或單頻激光器，用于產(chǎn)生光載波。