[发明专利]一种四倍频注入锁定光电振荡器

说明书

本发明公开了一种四倍频注入锁定光电振荡器，包括：双平行马赫‑曾德尔调制器DPMZM，其一个射频输入端口连接单频注入信号；光源，用于向所述DPMZM提供光载波；光电探测器，其输入端通过光纤延迟线与DPMZM的输出端连接；移相器，用于对所述电信号相位进行调整；微波滤波器，用于对所述电信号进行滤波，其为通带在所述单频注入信号频率的四倍频率处的窄带滤波器；微波放大器，用于对所述电信号进行放大；功分器，用于将经过移相器、微波滤波器以及微波放大器之后的电信号分为两路，一路输入至所述DPMZM的另一个射频输入端口，另一路作为所述单频注入信号四倍频的振荡信号输出。本发明可实现注入信号四倍频的稳定输出，且结构简单，实现成本低。

技术领域

本发明涉及一种光电振荡器(Optoelectronic Oscillator，简称OEO)，尤其涉及一种四倍频注入锁定光电振荡器。

背景技术

20世纪90年代，随着通信、信息行业的飞速发展，人类已经正式地进入了信息社会，海量的信息传输、处理都将成为科学技术进步的必然方向。同时，人类对于通信品质和准确度的期待也越来越高。为了适应高速通信和宽带通信的需求，人类对于电磁波频率和质量的要求也变得更加严格。然而，利用传统高速振荡产生的微波毫米波，其频谱纯度已经很难达到未来通信的需求。传统的高质量微波信号源几乎都采用了微波储能元件(如介质腔)或声储能元件(如石英振荡器)构成谐振腔。这些元件的频带有限，仅适于数吉赫兹以下频带，并且其频率品质因数积近似为常数。介质振荡器在低噪声、高频谱纯度或可调谐的条件下，表现往往不尽如人意。石英虽然可以获得品质因数(Q值)很高的稳定晶振，却不能直接得到高频信号。这时光电子技术的快速发展可以用来解决传统微波技术遇到的局限，微波光子技术应运而生。

微波信号的光学产生和处理是微波光子学最重要的研究内容之一，有着广泛的应用前景。利用光子学技术产生微波信号的方法主要有光学拍频法[Yao,Jianping.Microwave photonics.Journal of Lightwave Technology 27.3(2009):314-335.]，利用两组频率不同的线宽极窄的光源在光电探测器(Photodetector，PD)内部拍频产生微波，该信号的频率等于两个光源的频差，该方法可以产生射频信号的频率很高且具有可调谐性，但是这种方法对于两束光的相干度和稳定性有很高要求，光频的变化会导致微波信号的频率发生波动。相应地，光波的相位噪声也会转换成微波信号的相位噪声，降低了微波信号的频谱纯度。因此这种方法通常需要利用光锁相环、光注入锁定或光注入锁相法来控制激光器的频率稳定性。采用以上光学拍频方法产生的微波、毫米波信号一般用于无线收发机或者射电天文学等领域，这些领域对本振信号的频谱纯度要求不是太高，而像雷达、电子战系统或电子测量系统等，则对本振信号的频谱纯度即相位噪声、杂散抑制度等指标提出了更高要求。光电振荡器是一种可以产生超低相噪微波、毫米波信号的新型光生微波技术。其最大的优势在于它的低相位噪声特性以及较低的制作成本。它能产生频率从几个到上百吉赫兹，Q值高达10¹⁰，低相位噪声(工作频率为10GHz时，低于-140dBc/Hz@10kHz)的高品质信号并具有可调谐性和光、电两种输出，是一种非常理想的信号发生装置[X.Steve Yao,Lute Maleki.Optoelectronic microwave oscillator[J].J.Opt.Soc.Am.B,1996,13(8):1725～1735.]。