[发明专利]基于电学环路滤波的光电振荡器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电振荡器的技术领域，特别是一种基于电学环路滤波的光电振荡器及方法。

背景技术

振荡器是通信系统、导航、雷达、测试仪器、电子对抗等电子系统的关键器件，直接影响电子系统的性能。振荡器可以为高速数字系统提供时钟信号，作为本振实现上、下变频，在同步系统中作为参考源。现代通信技术向高带宽、高频率发展，进一步提高了对微波振荡器性能的要求。

光电振荡器(OEO)是其中最具代表性、最早走向实用化的光子学微波与毫米波振荡器(源)。光电振荡器是由光源，光学调制器，光纤，探测器，电滤波器，移相器和放大器等组成的光电混合谐振器，其基本原理是调制器产生的边带经过一段光纤和放大进入光电探测器，光电探测器产生的微波经过滤波，移相，放大后反馈到调制器。经过多次反馈作用，只有位于滤波器带通范围内的微波谐振模式才能获得有效振荡。由于光纤的Q值非常高，所以光电振荡器产生的微波噪声非常低，远低于传统的微波源。

光电振荡器的滤波元件是电滤波器，如要提高输出频谱的纯度就要降低电滤波器的带宽。如果电滤波器的带宽足够小，那就可以滤出单一频率的纯净微波信号，但很高频率下很难找到合适的高频窄带通滤波器，电滤波器容易受到外界环境的影响，当温度每提高1摄氏度，电滤波器的中心频率漂移22kHz，系统稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相位噪声低、稳定性好的基于电学环路滤波的光电振荡器及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于电学环路滤波的光电振荡器，包括光端设备和电端设备，所述光端设备包括通过光纤顺次连接的直接调制DFB激光器、光衰减器和光接收模块；所述电端设备包括第一功分器、延迟线、放大器、第二功分器和第三功分器，光接收模块的输出端接入第一功分器的一个输入端，第一功分器的输出端通过延迟线接入第二功分器，第二功分器的一个输出端通过放大器接入第一功分器的另一个输入端，第二功分器的另一个输出端通过第三功分器接入直接调制DFB激光器；

所述第二功分器、放大器、第一功分器与延迟线顺序相连构成电学环路，该电学环路产生的微波信号，送入由第三功分器、直接调制DFB激光器、光衰减器、光接收模块、第一功分器、延迟线、第二功分器顺序相连构成的光电振荡器环路，当电学环路和光电振荡器环路互相锁定后，同时符合两个环路振荡的频率被选出，由第三功分器输出端输出低相噪的微波信号。

一种基于电学环路滤波的光电振荡方法，该方法基于光端和电端两部分，结合电学环路和光电振荡器环路形成的互注入锁定模式，实现低相噪微波信号的产生，具体为：

步骤1，第二功分器、放大器、第一功分器与延迟线顺序相连构成电学环路，产生微波信号；

步骤2，所产生的微波信号送入由第三功分器、直接调制DFB激光器、光衰减器与光接收模块、第一功分器、延迟线、第二功分器顺序相连构成的光电振荡器环路；

步骤3，当电学环路和光电振荡器环路互相锁定后，同时符合两个环路振荡的频率被选出，由第三功分器输出低相噪的微波信号。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)将电学环路和光电振荡器环路结合成自注入锁定光电振荡器，改善了光电振荡器输出信号的相位噪声；(2)无需使用滤波器，提高了环路的稳定性，降低了外界环境对产生微波信号的影响，产生微波信号的相位噪声低、稳定性好；(3)简化了光电振荡器的结构、提高了环路的稳定性、易于小型化。

附图说明

图1是本发明基于电学环路滤波的光电振荡器的系统框图。

具体实施方式

高频谱纯度、低相位噪声的信号源在时间频率传递的过程中使用非常广泛，传统意义的振荡器采用介质振荡器或石英晶体作为储能元件，振荡器不能产生高频谱纯度、低相位噪声，石英晶体不能得到高频振荡信号。与之相比，光电振荡器可以产生频率范围在几百MHz到几百GHz的范围内稳定高纯度信号，但其相位易受外界环境的影响，利用电学环路可等效为电滤波器的原理，形成电自注入锁定就可以较容易的实现低相位噪声、高品质信号的产生。本发明基于电学环路滤波的光电振荡器及方法，实现机理是利用电增益环路等效形成电滤波器，将电增益环路和光电振荡器环路结合成自注入锁定光电振荡器。