[发明专利]傅里叶域锁模光电振荡器

说明书

一种傅里叶域锁模光电振荡器，包括激光器控制器、可调谐激光器、相位调制器、光陷波滤波器、光纤、光电探测器、电放大器和功分器；其中，可调谐激光器、相位调制器、光陷波滤波器和光电探测器一起组成一个微波光子滤波器，所述微波光子滤波器的通频带由可调谐激光器和光陷波滤波器陷波位置对应波长的差值决定。本发明利用可调谐激光器、相位调制器、光陷波滤波器、光电探测器构成一快速调谐的微波光子滤波器，通过激光器的快速调谐实现微波光子滤波器通频带的快速调谐，并使滤波器通频带的变化与信号在光电振荡器环路中传输一周的时间延迟相匹配，实现傅里叶域锁模，能够输出宽带可调的啁啾微波信号。

技术领域

本发明涉及微波光子学技术领域，具体涉及一种傅里叶域锁模光电振荡器。

背景技术

高质量微波信号源可利用电子学方法或基于光子学的微波信号产生技术实现。其中电子学方法精度高，但瞬时带宽和相位噪声特性较差。为克服电子学方法的缺点，研究人员提出了多种基于光子学的微波信号产生技术，主要包括双波长激光外差法、光脉冲整形法和光电振荡器技术等。其中，双波长激光外差法通过调节激光器的波长，很容易实现宽带、快速调谐的啁啾微波信号产生，其带宽和啁啾速度显著高于电子学手段。然而，由于两束激光的相位相关性较差，因此产生的微波信号的相位噪声较大，甚至较压控振荡器更差。基于光脉冲整形的微波信号产生技术主要基于频-时映射的原理，通过对光频谱的频域整形，可以产生任意波形微波信号。该技术面临的主要问题是重构慢，需要重新对频谱进行整形。此外，由于频谱整形的精度较低(10GHz，采用Finisar公司的waveshaper)，这使得产生的微波信号的相位噪声较大。

光电振荡器技术可以克服上述两种方法的不足，利用光储能获得高性能的谐振腔，产生超低相噪的微波信号。美国空气动力实验室的X.S.Yao等人于1994年提出这个概念后，一直广受关注。美国OEwave公司报道的高质量光电振荡器的相噪低至-160dBc/Hz@10kHz。光电振荡器的调谐性也较强，目前报道的光电振荡器的调谐范围可覆盖几十GHz。然而，在频率调谐时，新的振荡频率需要从噪声重新起振，并达到稳态，这极大地限制了频率调谐的速度。另一方面，由于新的模式是从噪声中重新建立的，该模式与之前模式的相位是不连续或者说是无关的，这意味着在频率调谐过程中微波信号的相位噪声将显著增加。

为满足通信和雷达系统对高质量快速啁啾微波信号源的需求，本发明提出一种傅里叶域锁模光电振荡器，来产生宽带可调的快速啁啾微波信号。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种傅里叶域锁模光电振荡器，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提出了一种傅里叶域锁模光电振荡器，其特征在于，包括：激光器控制器、可调谐激光器、相位调制器、光陷波滤波器、光纤、光电探测器、电放大器和功分器；

其中，所述可调谐激光器、相位调制器、光陷波滤波器、光纤、光电探测器之间通过光纤跳线连接；

其中，所述光电探测器、电放大器、功分器、相位调制器之间通过电缆连接；

其中，所述可调谐激光器、相位调制器、光陷波滤波器和光电探测器一起组成一个微波光子滤波器，所述微波光子滤波器的通频带由可调谐激光器和光陷波滤波器陷波位置对应波长的差值决定。

基于上述技术方案可知，本发明的傅里叶域锁模光电振荡器相对于现有技术具有如下优点：

(1)可以产生频率宽带可调、低相噪且相位连续的啁啾微波信号；

(2)本发明的微波光子滤波器的调谐速度取决于可调谐激光器的波长调谐速度，可达到MHz量级甚至更快的调谐速度；频率啁啾范围主要由可调谐激光器的动态波长调谐范围决定，可达到几十GHz；由此，本发明的傅里叶域锁模光电振荡器可输出宽带快速啁啾的微波信号；