[发明专利]使用单片集成多量子阱激光器和相位调制器的光电振荡器

说明书

可调谐多模激光器(100)被配置为产生处于经调谐的波长处的多模光信号(160)。激光器(100)包括半导体光增益区域(110)、反馈区域(130)以及在增益区域和反馈区域之间的相位调制区域(120)。每个区域都可以是单片集成的。反馈回路耦接到可调谐激光器(100)以接收光信号(160)并且反馈回路包括至少一个延迟线(450)。延迟线(450)也可以是单片集成的。延迟线(450)的输出被反馈给可调谐多模激光器(100)，以便为多模可调谐激光器(100)提供自注入锁定和自锁相环中的至少一个。激光器的光增益区域(110)和相位调制区域(120)中的每一个都被延迟线(450)的输出偏置，以便降低光信号(160)的相位漂移。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月25日提交的美国临时专利申请No.62/702，970的权益，该申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

背景技术

光电振荡器(OEO)接收来自光源(如激光器)的泵浦连续能量以及接收来自电源的呈直流(DC)功率形式的能量。通过使用窄带滤波机制在振荡频率下满足所需的增益和相位特性，基于有效功率转换将能量转换成射频(RF)和微波信号。这种OEO通常经历低损耗光学延迟、低温灵敏度，并且可以在模块化结构中实现。与纯粹的电子振荡器相比，这些益处通常导致在短期和长期两者中的高品质因数以及更大的稳定性。

光电振荡器通常利用光调制器(例如，电光马赫-曾德尔光强度调制器)将来自激光器的连续波光能转换成光谱纯电信号(例如，RF微波信号)处的经调制的稳定光信号。调制信号通过一段光纤电缆传输，然后馈送到RF源，RF源又用于控制光调制器。

用于在任何振荡器中维持纯正弦振荡信号的一个因数是对来自周围干扰源的维持信号的有源滤波，这些干扰源有助于接近载波相位噪声。相位噪声降低可以以各种方式完成，其中一些在共同拥有的美国专利No.9,088,369(’369专利)中描述，该专利的公开内容通过引用将其全部内容并入本文。在’369专利中，与定制光接收器组合的多段光纤电缆用于在低噪声稳定RF振荡器的闭环部分中提供用于自注入锁定(自IL)、自锁相环(自PLL)和/或自锁模(自ML)功能的多个电参考。’369专利中描述的配置支持自持振荡，条件是馈送到调制器的电反馈信号在其振幅和相位方面满足某些振荡条件，同时在自IL布置和自PLL布置以及组合自ILPLL布置中使用校正电反馈系统向可调谐RF振荡器提供对任何相位误差的校正。在使用电误差信号的自ML布置的情况下，也可以向光学激光源提供校正反馈。

自注入锁定可以用于通过强制振荡来降低远离OEO中的载波相位噪声。在常规IL振荡器布置中，稳定的主振荡器(即，光电振荡器)将不太稳定的从振荡器(即，压控RF振荡器)拉到主振荡器的(包括基频的)谐波频率，谐波频率处于被称为频率锁定范围的失谐频率的范围内。将从振荡器的频率拉到主振荡器的频率降低了在频率锁定范围内的从振荡器的频率变化，从而也降低了在频率锁定范围内的从振荡器的相位噪声。光学延迟线特性-就有效调制和低电子噪声而言-使得自IL过程比常规IL布置更有效，并且使得接近载波相位噪声的降低更加显著。

可以使用自锁相环以使用具有不同光纤延迟元件的单个或甚至多个锁相环(PLL)来降低OEO中的相位噪声。在常规PLL振荡器布置中，使用相位比较器将具有各种时间延迟的参考信号(即，来自OEO的具有各种光纤延迟长度的主信号)的相位与RF振荡器信号的瞬时相位进行比较。每个参考信号和RF振荡器的相位之间的差用于产生相位误差输出，相位误差输出用作可变信号以校正从振荡器的相位和/或频率中的接近载波相位偏差。PLL布置的闭环系统的有效和低噪声放大为延迟的参考信号提供相干锁定和跟踪。因此，PLL机制将导致接近载波相位噪声的进一步改进。