[发明专利]基于受激布里渊散射的傅里叶域锁模光电振荡器

说明书

一种基于受激布里渊散射的傅里叶域锁模光电振荡器，包括可调谐激光器、相位调制器、光纤、环行器、光电探测器、电放大器、功分器和泵浦激光器；其中，可调谐激光器、相位调制器、泵浦激光器、光纤和光电探测器一起组成了一个微波光子滤波器，该微波光子滤波器的通频带由可调谐激光器和增益谱的波长差决定。通过周期性调节该微波光子滤波器的通频带，并使滤波器变化周期与信号在光电振荡器环路中传输一周的延时同步，即可实现傅里叶域锁模，可产生中心频率和带宽宽带可调的扫频微波信号。

技术领域

本发明涉及微波光子学技术领域，具体地涉及一种基于受激布里渊散射的傅里叶域锁模光电振荡器。

背景技术

在无线通信和雷达等系统中，对微波信号源的带宽、灵敏度和动态范围等有较高的要求。从源头来说，要求微波信号源具有宽的调谐范围、低的相位噪声和快速调谐能力。

微波信号源一般采用纯电子学手段。例如，利用压控振荡器可以很容易产生频率随电压变化的扫频微波信号。其扫频带宽和扫频速度基本可满足雷达的需求。然而，其相位噪声在高频处较差，约为-70dBc/Hz@10kHz。另一方面，采用直接数字频率合成技术也可产生啁啾微波信号，但其瞬时带宽较窄，约为GHz量级。为了攻克基于电子学手段的微波信号源遇到的技术难题，近年来国内外纷纷发展了基于光子学的微波信号产生技术。相比于纯电子学手段，微波光子技术具有带宽大、相噪低、调谐灵活等优势。光电振荡器技术是微波光子技术的一种，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。传统的光电振荡器遇到的最大瓶颈就是其频率调谐速度慢。这主要受制于两个因素，一是光电振荡器中用来选模的电滤波器的调谐速度慢(几十ms量级)；二是电滤波器调谐到新的频率时，微波信号需要从噪声重新开始振荡，建立稳定振荡所需的时间较长。此外，在频率调谐过程中，由于每个频率均要从噪声振荡起来，使得不同频率的信号其相位是不连续的，这恶化了扫频信号的相位噪声。

为了实现低相噪、宽频带的快速扫频微波源，本发明提出了一种基于受激布里渊散射的傅里叶域锁模光电振荡器，通过在传统的光电振荡器中引入快速扫频的微波光子滤波器，当滤波器的扫频时间与谐振腔的周期匹配时，即满足傅里叶锁模条件，产生快速扫频微波信号。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于受激布里渊散射的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，本发明提出了一种基于受激布里渊散射的傅里叶域锁模光电振荡器，其特征在于，包括：可调谐激光器、相位调制器、高非线性光纤、环行器、光电探测器、电放大器、功分器和泵浦激光器；

其中，可调谐激光器、相位调制器、高非线性光纤、环行器、光电探测器和泵浦激光器之间通过光纤依次连接；光电探测器、电放大器、功分器和相位调制器之间通过电缆依次连接；

其中，可调谐激光器、相位调制器、泵浦激光器、高非线性光纤和光电探测器一起组成了一个微波光子滤波器，该微波光子滤波器的通频带由可调谐激光器和增益谱的波长差决定。

基于上述技术方案可知，本发明的基于受激布里渊散射的傅里叶域锁模光电振荡器相对于现有技术具有如下有益效果：

(1)可以产生中心频率和带宽宽带可调，且低相噪的扫频微波信号；

(2)通过受激布里渊散射的选择性放大作用，当泵浦激光器在高非线性光纤中激发的受激布里渊散射的增益谱对应的波长等于已调波的一个边带，该边带相对于另一个边带会拥有更大的增益，其和光源发出的光载波在光电探测器中拍频，可得到对应于两者频率之差的微波信号；

(3)通过周期性的驱动电流使激光器发出的光信号的波长周期性的变化，且使光信号的波长的变化与信号在光电振荡器环路中传输一周的时间相匹配，则不同频率成分会在不同的时刻通过微波光子滤波器，这些频率成分同时存储在光电振荡器环腔内，因此新的频率成分不需要重新经由噪声开始起振，从而实现傅里叶域锁模光电振荡器，可产生扫频微波信号；