[发明专利]基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生装置及方法

权利要求书

1.基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生装置，其特征在于，时域锁模光电振荡器包括直流激光器(1)、可调光衰减器(2)、电光强度调制器(3)、直流电源(4)、单模光纤(5)、光电探测器(6)、电放大器(7)、电滤波器(8)、电功分器(9)、电调制器(10)与函数发生器(11)；

所述直流激光器(1)的输出端连接所述可调光衰减器(2)的输入端，所述可调光衰减器(2)的输出端连接所述电光强度调制器(3)的光学输入端，所述电光强度调制器(3)的电信号输入端连接所述电调制器(10)的输出端，所述电光强度调制器(3)的偏置电压输入端连接所述直流电源(4)的输出端，所述电光强度调制器(3)的光学输出端连接单模光纤(5)的输入端，所述单模光纤(5)的输出端连接光电探测器(6)的光学输入端，所述光电探测器(6)的电信号输出端连接所述电放大器(7)的输入端，所述电放大器(7)的输出端连接所述电滤波器(8)的输入端，所述电滤波器(8)的输出端连接所述电功分器(9)的输入端，所述电功分器(9)的一个输出端连接电调制器(10)的输入端，所述电调制器(10)的输出端连接所述电光强度调制器(3)的电信号输入端，所述电调制器(10)的调制信号输入端连接所述函数发生器(11)的信号输出端；所述电功分器(9)的另一个输出端为时域锁模光电振荡器的微波脉冲信号输出端。

2.基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：直流激光器(1)输出的光信号经过可调光衰减器(2)，由可调光衰减器(2)对进入光电振荡环路的光信号功率进行控制，从而对光电振荡器环路中的增益进行控制；

步骤2：经过可调光衰减器(2)控制的直流光传输经过电光强度调制器(3)，通过调节直流电源(4)改变加载在电光强度调制器(3)上的偏置电压，使电光强度调制器(3)工作在线性偏置点；

步骤3：经过电光强度调制器(3)所调制的光信号，通过一段单模光纤(5)传输后，在光电探测器(6)中进行光电转换，之后再依次经过电放大器(7)和电滤波器(8)，分别实现对微波信号f0的功率补偿以及频段选择；

步骤4：微波信号f0经过电滤波器(8)处理后，输入至电功分器(9)，电功分器(9)的一个端口为时域锁模光电振荡器的微波脉冲信号输出端，另一个端口连接至电调制器(10)的输入端，电调制器(10)的调制信号输入端口连接函数发生器(11)的信号输出端口；微波信号f0在电调制器(10)中被具有频率为Ω的电信号所调制，电调制器(10)的输出端连接至电光强度调制器(3)微波信号输入端，构成闭合的光电振荡回路。

3.根据权利要求2所述的基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生方法，其特征在于，电调制器(10)输出的信号表示为

其中V0是载频信号的幅度，f0和分别是载频信号的频率和相位，m为电调制器的调制系数，由上述公式可知，微波信号f0经过调制后，在频率为f0+Ω和f0-Ω处产生两个具有固定相位关系的调制边带，当调制信号的频率Ω与光电振荡器的自由光谱范围L为环长，满足：

Ω＝N×ΔfFSR，N为整数

每一个模式新产生的调制边带会注入到相邻的环腔模式当中，并获得振荡环路内足够的增益，这些模式将作为新的载波信号，通过调制后继续产生新的调制边带，使得振荡信号的频谱发生展宽，相邻模式之间相位实现锁定，当环腔内具有足够的增益，增益谱带宽范围内的所有模式被同时激发起振，光电振荡器就实现稳定的多模振荡，这些模式在时域内相干叠加后形成微波脉冲序列。

4.根据权利要求3所述的基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生方法，其特征在于，微波脉冲信号的重复频率有两种调谐方式：一种是直接改变环腔长度，进而改变微波脉冲信号的重复频率；一种是改变外部电信号的频率Ω，当N＝1时，实现基频锁模输出，当N≥2时，实现谐波锁模输出。