[發明專利]一種基于光電振蕩環路結構的雙啁啾波形信號發生器

有效

• 申請號: 202110828712.2
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113589236B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 董瑋;周偉男
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S13/34
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

1.一種基于受激布里淵散射效應和光電振蕩環路結構的雙啁啾波形信號發生器，其特征在于：

(1)由第一激光器、第一光耦合器、光相位調制器、光隔離器、高非線性光纖、光環行器、摻鉺光纖放大器、第一光濾波器、第二光耦合器、光電探測器、射頻放大器、射頻功分器、低通濾波器、第二激光器、馬赫-曾德爾調制器、第二光濾器、任意波形發生器、直流穩壓電源組成；其中，第一激光器、第一光耦合器、光相位調制器、光隔離器、高非線性光纖、光環行器、摻鉺光纖放大器、第一光濾波器、第二光耦合器、光電探測器、射頻放大器、射頻功分器和低通濾波器構成光電振蕩環路；

(2)第一激光器輸出頻率為f_c的光信號被第一光耦合器分成兩個支路，其中一個支路的光信號進入到摻鉺光纖放大器中，記為第一支路101；另一支路的光信號進入到光相位調制器中作為光載波，記為第二支路201；第一支路101的光信號經過摻鉺光纖放大器進行功率放大后，通過光環形器的1端口進入到高非線性光纖中作為受激布里淵散射效應的泵浦光；第二支路201的光載波被來自射頻功分器的輸出信號調制，相位調制會在光載波的兩邊形成功率相等的調制邊帶，調制后的光信號通過光隔離器后進入高非線性光纖中；當環行器1端口輸入的頻率f_c的泵浦光達功率達到高非線性光纖的布里淵閾值時，在高非線性光纖中會發生受激布里淵散射效應，受激布里淵散射效應會產生增益譜和損耗譜；增益譜出現在泵浦光的下變頻區，損耗譜出現在泵浦光的上變頻區，增益譜和損耗譜的中心頻率與泵浦光的頻率差定義為布里淵頻移f_b；經過受激布里淵散射效應后，光相位調制信號的下邊帶被放大，上邊帶被抑制，經過受激布里淵散射后的光調制信號從環行器的3端口輸出到第一光濾波器中；第一光濾波器為帶通濾波器，通帶為光載波和負一階邊帶之間；

(3)第二激光器發出頻率同為f_c的光載波輸入到馬赫-曾德爾調制器中作為第三支路，記為支路301；馬赫-曾德爾調制器工作在光載波抑制的雙邊帶調制狀態；任意波形發生器用于發出一個單啁啾的基頻調制信號f_cHirp，作為馬赫-曾德爾調制器的射頻調制信號，忽略高階邊帶的影響，兩個一階邊帶的頻率為f_c±f_cHirp，每個調制邊帶都是線性啁啾的掃頻光邊帶，每個調制邊帶的掃頻帶寬和掃頻周期與任意波形發生器產生的單啁啾信號的掃頻帶寬和掃頻周期相同；

(4)第二光濾波器選出下變頻的調制邊帶，抑制其他光譜分量，將第二光濾波器輸出的掃頻光信號記為f_FS＝f_c-f_cHirp；第二光濾波器的輸出信號在第二光耦合器中與第一光濾波器的輸出信號耦合為一路信號，合路后的光信號有三個光譜分量，分別是光載波f_c、光相位調制信號的負一階邊帶f_c-f_b和掃頻光信號f_FS；第二光耦合器的輸出光被送到光電探測器中拍頻，光電探測器輸出各個光譜分量的差頻，產生的射頻信號頻譜分量有三個組成部分，即定頻分量和兩個啁啾分量f₁、f₂；其中，

(5)光電探測器輸出的射頻信號經過射頻放大后被射頻功分器分成功率相等的兩路電信號，一路反饋回光相位調制器中形成閉合回路，記為支路401；當射頻放大器的增益足夠大，使得光電振蕩器環路的開環增益大于1時，射頻信號將在光電振蕩器環路中形成穩定振蕩，在系統達到穩態時射頻功分器的兩個輸出端口都能夠持續輸出一定功率的射頻信號；另一路電信號作為系統的輸出信號，輸入到低通濾波器中，記為支路501；低通濾波器的截止頻率設置在啁啾信號的最高頻率與布里淵頻移之間，用于濾除射頻信號中的定頻分量，從而得到雙啁啾波形信號。

2.如權利要求1所述的一種基于受激布里淵散射效應和光電振蕩環路結構的雙啁啾波形信號發生器，其特征在于：射頻功分器的輸出信號最初來自射頻放大器的本底噪聲。