[发明专利]低噪声相干光学及射频频率标准同时解调装置

说明书

一种低噪声相干光学及射频频率标准同时解调装置，包括锁相环、鉴相器、探测器、声光调制器、光耦合器、环形器、带通滤波器、频率参考电路、半导体激光器和电吸收调制器。本发明基于激光注入锁定和电吸收晶体的弗兰之‑克尔德什效应同时解调恢复光学和射频频率标准信号，将接收到的光载射频信号中的光学频率标准信号进行光谱净化和放大，并同时输出射频频率标准信号，通过使用两级光锁相环实现了输出信号和输入信号的高速、大动态范围相位锁定，保证了接收端光频和射频信号的低噪声输出，大大简化了频率融合传输系统的复杂度，提高了系统的传输精度。

技术领域

本发明涉及频率标准信号传输技术领域，特别涉及一种低噪声光学频率标准及射频频率标准同时解调装置。

背景技术

频率标准的快速发展促进了基础物理、精密导航定位、雷达组网、移动通信、精密计量与测量等研究领域的重大进步。频率标准来源于输出射频频率的Cs或Rb喷泉钟，以及具有更高稳定度和不确定度的光学原子钟。

越来越多的光学原子钟的应用和研究使得光频传递技术和光钟比对技术成为近些年来的研究热点。但是仍然有很多科研、商业和工业的应用需要使用射频频率标准信号以便直接与他们的电学系统相连接。虽然使用飞秒光频梳可以将传递过来的光学频率标准信号转换为射频信号，但是光梳本身的成本很高，暂时无法广泛的使用。

同时传输光学频率标准和射频频率标准最常用的方法是通过强度调制将射频信号调制到光频信号上。但是在接收端需要对经强度调制的光频信号进行光谱净化，并且同时恢复出射频信号。

为了解决以上问题，“P.Krehlik,H.Schnatz,and L.Sliwczynski,A HybridSolution for Simultaneous Transfer of Ultrastable Optical Frequency,RFFrequency,and UTC Time-Tags Over Optical Fiber,IEEE Trans UltrasonFerroelectr Freq Control 64,1884-1890(2017)”通过将一个窄线宽光纤激光器锁在接收光频上，从而对接收到的光频信号进行光谱净化，但是其输出光频会受限于净化锁相环的锁相带宽，使得输出光频的稳定性劣化一个量级。并且窄线宽激光器的价格昂贵，大大增加了光频净化单元的成本。射频信号的恢复通过商用光电探测器来实现，但是随着传输射频频率的增加，探测器的成本也会大大的增加。

发明内容

本发明提出一种经济有效的低噪声相干光学及射频频率标准同时解调装置，基于激光注入锁定原理对经调制的光学频率标准信号进行光谱净化和放大，实现高质量解调恢复；基于弗兰之-克尔德什效应通过电吸收调制器恢复出传输的射频信号；通过使用高性能的光锁相环保证了光学频率标准信号和射频频率标准信号的低噪声输出。

本发明的技术解决方案如下：

一种低噪声相干光学及射频频率标准同时解调装置，其特点在于，包括第一光耦合器、声光调制器、光环形器、电吸收调制器、半导体激光器、第二光耦合器、第三光耦合器、探测器、带通滤波器、鉴相器、频率参考电路、第一锁相环、第二锁相环、偏置器；

所述的第一光耦合器的输入端接收到光学和射频频率标准信号后，通过该第一光耦合器的第二输出端口输出光学和射频频率标准信号，并经声光调制器的光学输入端口输入至声光调制器，通过声光调制器调制后，经该声光调制器的光学输出端输出至光环形器的第一端口，光环形器的第二端口的输出光经电吸收调制器的第一光学端口输入该电吸收调制器，并从该电吸收调制器的第二端口输入半导体激光器的光学端口，完成该半导体激光器的注入锁定，此时射频调制信号被抑制，光学频率标准信号的光谱被净化和放大；