[发明专利]一种自偏振态稳定的双环光电振荡器

说明书

技术领域

本发明属于微波光子学领域，更具体地，涉及一种自偏振态稳定的双环光电振荡器。

背景技术

高纯度的微波以及毫米波信号在雷达、高速信号处理和光载无线通信系统中具有广泛的应用。目前用来产生这种超低相位噪声的微波以及毫米波的方案主要基于光电振荡器。光电振荡器通过光纤的低损耗特性，实现超高的储能，从而使光电振荡器具有超高的Q因子，产生的微波信号具有超低的相位噪声。

普通的单环结构光电振荡器由激光器、强度调制器、光纤、光探测器、电滤波器和电放大器组成。光纤越长，环路Q因子越高，但随之而来的是，会存在振荡模式间隔变窄的问题，解决方法是用更窄的电滤波器将不需要的振荡模式滤掉，可是目前商业的电滤波器带宽只能达到兆赫兹量级，为了解决这一问题，双环路的光电振荡器结构被提出，双环路的光电振荡器又分为电域耦合和光域耦合两种方式，电域耦合的方式中由于需要两个光探测器，两个电放大器，一个电耦合器，使成本大大增加，所以，光域耦合是更好的选择。在光域耦合方式中又存在基于波分复用技术的双环光电振荡器和基于偏振复用技术的光电振荡器两种。相比于波分复用技术，偏振复用技术不需要额外的激光器以及波分复用器，结构大大简化，并且更方便于推广到其他应用。这种基于偏振分复用技术的双环结构光电振荡器最关键的部分是要保证耦合时的两路光的偏振态正交。然而，用偏振控制器又会使结构复杂、体积增大，并且，光纤由于制作工艺引入的不均与性而产生双折射特性，长光纤更容易受到外界的干扰，温度的变化、机械振动都会使光纤中的光的偏振态发生变化，从而导致偏振耦合器的输出光功率大范围抖动，严重影响光电振荡器的性能。保偏光纤可以保持光纤中光的偏振态，但是价格昂贵，不适于生产。

综上所述，目前的基于偏振复用技术的双环路光电振荡器两条环路的光的偏振态容易受到环境因素(温度变化、机械振动)的影响，导致耦合输出时光功率抖动，极大的影响了光电振荡器的性能以及稳定性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自偏振态稳定的双环光电振荡器，旨在解决现有技术中基于偏振复用技术的双环路光电振荡器两条环路的光的偏振态容易受到环境因素的影响，导致耦合输出时光功率抖动，极大的影响了光电振荡器的性能以及稳定性的问题。

本发明提供了一种自偏振态稳定的双环光电振荡器，包括光源、光调制器、双环结构和光电环路；所述光调制器的光输入端与所述光源的输出端相连，所述光调制器用于接受连续的光波信号，所述双环结构的光输入端与所述光调制器的光输出端相连，所述双环结构的光输出端与所述光电环路的输入端相连，所述光电环路的输出端与所述光调制器的电输入端相连；当所述双环结构中两条光路的光信号耦合时，工作于谐振频率、两条光路中光信号的偏振态稳定且垂直，不会受到外界环境影响，提升了结构的稳定性。

更进一步地，光源可以为连续波激光器。

更进一步地，光调制器为光强度调制器、光相位调制器或光IQ调制器。

更进一步地，双环结构包括：光环形器、偏振分束器、第一45度法拉第旋转镜、第二45度法拉第旋转镜、第一单模光纤、第二单模光纤、第一45度法拉第旋转反射镜和第二45度法拉第旋转反射镜；所述光环形器的第一端口作为所述双环结构的输入端，所述光环形器的第三端口作为所述双环结构的输出端，所述偏振分束器的第一端口与所述光环形器的第二端口相连，所述偏振分束器的第二端口依次连接所述第一45度法拉第旋转镜、所述第一单模光纤和所述第一45度法拉第旋转反射镜；所述偏振分束器的第三端口依次连接所述第二45度法拉第旋转镜、所述第二单模光纤和所述第二45度法拉第旋转反射镜；所述光环形器用于双环结构的输入与输出；所述偏振分束器用于将输入光分开成偏振态互相垂直两路光信号分别进入两条环路，并将输出的两路光信号进行耦合；所述第一45度法拉第旋转镜用于调整光信号的偏振态使之对准偏振分束器的主轴；所述第一单模光纤用于双环结构中较短的一路的延时；所述第一45度法拉第旋转反射镜用于反射光信号并将光信号的偏振态旋转90度，用于抵消环境对偏振态变化的影响；所述第二45度法拉第旋转镜用于调整光信号的偏振态使之对准偏振分束器的主轴；所述第二单模光纤用于双环结构中较长的一路的延时；所述第二45度法拉第旋转反射镜用于反射光信号并将光信号的偏振态旋转90度，用于抵消环境对偏振态变化的影响。