[发明专利]一种自注入锁定光电振荡器

权利要求书

1.一种自注入锁定光电振荡器，其特征在于，包括：激光器，调制器，光电探测器，射频放大器，射频滤波器，第一射频耦合器，第二射频耦合器，第三射频耦合器和频率变换滤波器；

所述频率变换滤波器是由本振信号、第四射频耦合器、第一射频混频器、第二射频混频器、一个中频滤波器以及一个中频放大器组成；

激光器发出的激光光束经过调制器调制后，由光纤传输到光电探测器中，依次经过射频放大器和射频滤波器进行放大和滤波后，进入第一射频耦合器分成两路，其中一路耦合输出信号SA直接作为光电振荡器的输出；另一路经过第二射频耦合器，按照1：9的功率分配比，的功率信号S1输入频率变换滤波器，的功率信号S9输入第三射频耦合器；

频率变换滤波器中的本振信号经过第四射频耦合器后分别进入一对射频混频器中，其中进入第一射频混频器中的本振信号与功率信号S1进行混频，功率信号S1在本振信号的辅助下，信号下变频为中频信号，中频信号依次经过中频放大器和中频滤波器到达第二射频混频器，与本振信号再次进行混频，在本振信号的辅助下，中频信号上变频恢复到振荡信号的频率，输出的信号即为注入信号SR；

注入信号SR与功率信号S9一起到达第三射频耦合器中进行耦合，然后将耦合信号返回给调制器，形成闭环；

所述的自注入锁定光电振荡器的低相位噪声，具体过程如下：

首先，计算注入信号SR的相位噪声S_i(f)：

S_i(f)＝S_free(f)+4sin²(πfτ)S_LO(f)

S_free(f)是现有的注入锁定光电振荡器中自由振荡信号的相位噪声；4sin²(πfτ)S_LO(f)为本振信号的残余相位噪声；f为偏离载波的频率，τ是本振信号到达第二射频混频器的时间t1，与本振信号依次经过第一射频混频器，中频放大器和中频滤波器到达第二射频混频器的时间t2，两个时间的差值；S_LO(f)是本振信号的相位噪声；

然后，利用振荡信号SA和注入信号SR计算锁定带宽Δf_L：

f_o为振荡信号SA的频率，Q为谐振腔的品质因数，P_i为注入信号SR的功率，P_o为振荡信号SA的功率；

接着，不断调整本振信号的频率，直至注入信号SR的频率与振荡信号SA的频率差小于锁定带宽Δf_L，实现自注入锁定；

最后，在自注入锁定的前提下，利用注入信号SR的相位噪声S_i(f)和锁定带宽Δf_L计算最终的自注入锁定的振荡器的相位噪声为：

2.如权利要求1所述的一种自注入锁定光电振荡器，其特征在于，三个射频耦合器，调制器，光电探测器，射频放大器和射频滤波器共同构成谐振腔；所述的三个射频耦合器包括第一射频耦合器，第二射频耦合器和第三射频耦合器。