[发明专利]频率稳定的光生微波源

说明书

技术领域

本发明涉及光生微波技术领域，尤其涉及一种频率稳定的光生微波源。

背景技术

卫星通信、雷达、光载无线通信(RoF)系统以及无线传感网络，都需要频率稳定的微波源。特别是近年来光载无线通信系统的快速发展，更需要一个频率稳定的光生微波源作为载波来传输信号，这是由于在电缆中传输高频的微波信号的功率损耗非常大，无法进行远距离的信号传输。而由于光纤的传输损耗低，而且抗电磁干扰，因此，利用光纤来传输微波源产生的微波的光载无线通信是最理想的微波传输解决方案。

一般来说，光生微波技术可以分为如下几类：

1)两个独立的单模激光器发出的光通过光耦合器耦合到光电探测器中，光电探测器对这两束光进行光电转换后产生一电信号，该电信号的频率等于两个激光器的波长差。这种方法产生的电信号的频率可以达到THz的级别，仅受到光电探测器的3-dB响应带宽的限制。但是这种方法产生的电信号极其不稳定，而且相位噪声大，这是由两个独立的激光器间的波长变化不同步引起的，这种相对变化可以由两个激光器的温度漂移以及驱动电流的微小变化引起。

2)利用光锁相环。通过光锁相环可以使两个激光器原本随机的相位差锁定，从而降低产生的电信号的相位噪声，但是这种方法结构复杂，不实用。

3)利用光注入锁定。通过注入锁定同样可以将两个激光器的位相差锁定，从而降低产生的电信号的相位噪声。

4)利用双模激光器。由于双模激光器的两个激射模式是从同一有源区发出的，它们受到的外界影响相同，也就是它们的波长变化是同步的，从而可以产生频率相对稳定的微波信号。然而，为了产生几十个GHz的微波信号，就要求激光器的谐振腔长相对较长。但是谐振腔越长越不稳定，这是由于较长的谐振腔更容易受到环境变化的影响，如机械振动等。反之，谐振腔较短时，受到外界的影响也就相对较小，然而这时的模间距就会较大(几百个GHz)，不满足实际的需要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种频率稳定的光生微波源，以解决用光注入技术以及半导体激光器中的四波混频效应难以产生频率稳定的光生微波源的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种频率稳定的光生微波源，包括：

一模式间距为f_M1的第一法布里珀罗多模激光器a，用于产生多模激光；

一3-dB带宽为2·f_M1的第一可调谐光滤波器b，用于将第一法布里珀罗多模激光器a发出的多模激光中的两个模式滤出来，这两个模式作为主激光器的光源；

一偏振控制器c，用于控制经过第一可调谐光滤波器b后的激光的偏振态，并输出给光环形器d；

一3端口的光环形器d，用于单向传输偏振控制器c传输过来的激光至第二法布里珀罗多模激光器e或第二可调谐光滤波器f；

一模式间距为f_M2的第二法布里珀罗多模激光器e，用于作为被注入的从激光器；

一3-dB带宽为f_o的第二可调谐光滤波器f，用于对从第二法布里珀罗多模激光器e发出的激光进行滤波；

一光电探测器g，用于对经过第二可调谐光滤波器f后滤出来的光信号进行光电转换，产生频率稳定的微波信号。

上述方案中，所述模式间距为f_M1的第一法布里珀罗多模激光器a是主激光器，其输出光作为注入光，模式间距为f_M2的第二法布里珀罗多模激光器e为从激光器，是被注入的激光器，第一法布里珀罗多模激光器a与第二法布里珀罗多模激光器e的模式间距不相同。

上述方案中，所述第一法布里珀罗多模激光器a与第二法布里珀罗多模激光器e的中心波长通过调节自身的驱动电流进行微调。

上述方案中，从所述第一可调谐光滤波器b中射出的光进入所述偏振控制器c中，是为了调节所述第一法布里珀罗激光器a输出光的偏振态，使其与所述第二法布里珀罗激光器e的谐振腔模式的偏振态平行。

上述方案中，从所述偏振控制器c中射出的光进入到所述光环形器d的1端口，从所述光环形器d的2端口射出的光注入到所述第二法布里珀罗激光器e的谐振腔中。

上述方案中，从在所述第二法布里珀罗激光器e中，注入光与所述第二法布里珀罗激光器e的本身激射模式发生了四波混频效应，从而产生了四波混频信号光。