[發明專利]基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置及方法

有效

• 申請號: 202110200339.6
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113013726B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 盧靜;趙淑平;劉浩
• 申請（專利權）人: 重慶電子工程職業學院
• 主分類號: H01S5/068
• 分類號: H01S5/068;H01S5/00;H01S5/183
• 代理公司: 重慶志一加誠專利代理事務所(普通合伙) 50278
• 代理人: 鄧波

1.一種基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置，其特征在于，包括信號發生模塊、光電反饋模塊以及控制模塊；

所述信號發生模塊，用于將垂直腔面半導體激光器發出的光束信號分為兩部分，其中，一部分光電信號進入光電反饋模塊，另一部分光電信號經分光器分量分離，并經光電反饋模塊濾除干擾信號；

所述光電反饋模塊，用于接收信號發生模塊的光電信號，并濾除干擾信號，將光電信號反饋回垂直腔面半導體激光器，形成光電反饋；

所述控制模塊，用于調節所述垂直腔面半導體激光器的偏置電流和溫度；

所述信號發生模塊包括依次連接的垂直腔半導體激光器、光隔離器、第一非球面透鏡、偏振控制器以及光分器，所述光分器與光電反饋模塊連接；

所述光電反饋模塊包括與所述光分器連接的第二非球面透鏡、與所述第二非球面透鏡連接的光纖直準器、與所述光纖直準器連接的第一光電耦合器、分別與第一光電耦合器連接的第一光電隔離器和第二光電隔離器、與所述第一光電隔離器連接的第三光電耦合器、與所述第三光電耦合器連接的第一光電探測器、與所述第二光電隔離器連接的第四光電耦合器、與第四光電耦合器連接的第二光電探測器、分別與第一光電探測器和第二光電探測器連接的第五光電耦合器、與所述第五光電耦合器連接的電放大器、與所述電放大器連接的電衰減器以及與所述電衰減器連接的射頻偏置器；

所述第一光電探測器和第二光電探測器中兩路光電信號相位差的表達式如下：

ΔΦ＝ΔΦ₀+ΔΦ_s

其中，ΔΦ表示第一光電探測器和第二光電探測器兩路信號的相位差，ΔΦ₀表示初始相位差，ΔΦ_s表示傳導光纖的相位變化量，l表示傳導光纖長度，β表示傳導光纖的傳播常量，r表示傳導光纖纖芯的半徑,n表示傳導光纖纖芯的折射率。

2.根據權利要求1所述的基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置，其特征在于，所述第一光電探測器與第三光電耦合器通過傳感光纖連接；所述第二光電探測器與第四光電耦合器通過傳導光纖連接。

3.根據權利要求2所述的基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置，其特征在于，所述第三光電耦合器、第四光電耦合器、傳感光纖以及傳導光纖構成抗擾結構。

4.根據權利要求3所述的基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置，其特征在于，所述第一光電探測器接收光電信號的時間的表達式如下：

t₁＝(L₁+L₂-R)n/c

其中，t₁表示第一光電探測器接收光電信號的時間，c表示光電信號在真空中傳播的速度，n表示傳導光纖纖芯的折射率，L₁和L₂分別表示傳感光纖和傳導光纖的長度，R表示擾動信號；

所述第二光電探測器接收光電信號的時間的表達式如下：

t₂＝Rn/c

其中，t₂表示第二光電探測器接收光電信號的時間。

5.根據權利要求4所述的基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置，其特征在于，所述垂直腔半導體激光器的中心波長為850nm；所述第一光電探測器和第二光電探測器均為12GHz寬帶光電探測器。

6.根據權利要求5所述的基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置，其特征在于，所述控制模塊采用Labview的編程控制系統。

7.一種如權利要求1-6所述的基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生裝置的寬帶微波信號產生方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將所述垂直腔面半導體激光器發射的光依次通過光隔離器、第一非球面透鏡和偏振控制器進入光分器；

S2、利用光分器分離兩個偏振分量，并通過單模光纖發送至第二非球面透鏡，依次經第二非球面透鏡、光纖直準器、第一光電耦合器發送至抗擾結構；

S3、利用抗擾動結構濾除干擾信號，經電放大器依次發送至電衰減器和射頻偏置器；

S4、經射頻偏置器反饋回垂直腔面半導體激光器，形成光電反饋，完成基于垂直腔半導體激光器的寬帶微波信號產生。