[发明专利]基于级联布里渊激光器的频率精密可调谐光生微波装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光生微波装置，尤其是涉及一种基于级联布里渊激光器的频率精密可调谐光生微波装置。

背景技术

可调谐高频微波信号在射频天文学、光载无线通信(ROF)系统、雷达系统、相控阵天线等诸多领域具有广泛的应用。可调谐高频微波信号常规地通过电子学方式产生有诸多不足，如系统结构复杂、实现成本高，且由于电传输线的高损耗而无法实现远距离传输。而激光频率高达数百THz，将两束激光信号进行拍频极容易产生高频微波信号(数十GHz)，并且光纤因其超高带宽和低功率损耗，是毫米波或微波信号的一个理想传输模式，因此，通过光子学方法产生可调谐高频微波/毫米波信号是目前微波光子学研究领域中的一个重要研究课题。

可调谐高频微波/毫米波信号的光子学产生方法是基于光学外差法的两束激光的拍频技术。可调谐特性主要集中在调谐范围和调谐精度来展开研究。近年来，由于布里渊激光器的窄线宽性能，已在可调谐微波信号的产生上具有广泛的应用。主要有以下三种，第一种方法为通过两个独立的布里渊激光器直接拍频。2008年，J.Geng等人通过对两个激光器的泵浦光进行温度调谐方法，产生的微波信号的调谐精度为1.4GHz/℃，但是激光器的相位噪声和频率漂移将传递给微波信号，并且产生的微波信号的调谐能力受限于可调谐单频激光器的调谐能力。第二种方法是将一个激光器输出信号经过一个外部光学调制器产生边频信号，通过边频信号和激光信号进行拍频即可得到微波信号，通过改变调制频率即可得可调谐微波信号。但这种方法系统较复杂并且需要一个频率可调谐参考微波信号源。第三种方法为利用一个双波长单频激光器，将其双波长输出进行拍频可得微波信号，对其中一个波长激光进行调谐即可得可调谐微波信号。这种方法由于两个波长激光来自一个谐振腔或具有同一个激光泵浦源，因此产生的微波信号噪声较小。2005年，Y.Shen等人通过温度调谐微波信号方法，其频率调谐范围达100MHz。但是由于环境温度波动的影响，要提高微波信号的频率调谐精度，必须采用一定激光稳频措施。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单且成本低廉的基于级联布里渊激光器的频率精密可调谐光生微波装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于级联布里渊激光器的频率精密可调谐光生微波装置，包括DFB(分布反馈式半导体)激光器1、第一光纤放大器2、第一光纤环形器3、第二三端口耦合器6、第二光纤放大器7、第二光纤环形器8、第四三端口耦合器11、光电探测器12和频谱仪13，其特征在于，

还包括第一光学谐振腔和第二光学谐振腔，所述的DFB激光器1通过第一光纤放大器2与第一光纤环形器3的第一端口3a连接，所述的第一光纤环形器3的第二端口3b与第一光学谐振腔连接，产生第一级布里渊激光经第二三端口耦合器6后，一路通过经第二光纤放大器7输入到第二光纤环形器8的第一端口8a，另一路输入到第四三端口耦合器11；

所述的第二光纤环形器8的第二端口8b与第二光学谐振腔连接，产生第二级布里渊激光，该第二级布里渊激光输入到第四三端口耦合器11；

所述的第四三端口耦合器11将接收到的第一级布里渊激光和第二级布里渊激光传输给光电探测器12，该光电探测器12与频谱仪13连接。

所述的第一光纤放大器2、第二光纤放大器7均为掺铒光纤放大器。

所述的第一光学谐振腔用于产生第一级布里渊激光，该第一光学谐振腔包括第一三端口耦合器5和第一光纤4，所述的第一三端口耦合器5的输入端口5a与第一光纤环形器3的第三端口3c连接，所述的第一三端口耦合器5的第一输出端口5b与第一光纤4一端连接，所述的第一三端口耦合器5的第二输出端口5c与第二三端口耦合器6的输入端6a连接，所述的第一光纤4另一端与第一光纤环形器3的第二端口3b连接。

所述的第一三端口耦合器5的耦合比为90/10。

所述的第二三端口耦合器6的耦合比为50/50，其第一输出口6b与第二光纤放大器7连接，第二输出口6c与第四三端口耦合器11的第一输入端11a连接。

所述的第二光学谐振腔用于产生第二级布里渊激光，包括第二光纤9和第三三端口耦合器10，所述的第三三端口耦合器10的输入端10a与第二光纤环形器8的第三端口8c连接，所述的第三三端口耦合器10第一输出口10b与第二光纤9一端连接，所述的第三三端口耦合器10第二输出口10c与第四三端口耦合器11的第二输入端11b连接。

所述的第三三端口耦合器10的耦合比30/70。