[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

说明书

本发明公开了基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生装置及方法，涉及光电技术领域，包括直流激光器、可调光衰减器、电光强度调制器、直流电源、单模光纤、光电探测器、电放大器、电滤波器、电功分器、电调制器与函数发生器，本发明在光电振荡环路内引入由外部电信号驱动的电调制器，构建时域主动锁模光电振荡器，实现腔内纵模之间的相位锁定，从而实现多模振荡，产生具有低相位噪声的高载频微波脉冲信号，通过设置外部电信号的频率，可改变输出微波脉冲信号的重复频率。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体为基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生装置及方法。

背景技术

光电振荡器因其产生的微波信号具有低相位噪声、频率可调谐等优点，在雷达、通信、测试等众多领域中有着潜在的应用价值。传统光电振荡器的输出信号由腔内噪声起振，模式之间存在不确定的相位关系以及增益竞争，无法实现稳定的多模振荡，因此难以产生宽带微波信号，只能产生单频微波信号。随着雷达、通信技术的快速发展，对于宽带微波信号的需求日益增加，因此，结合光电振荡器高频、低相噪等优势，实现基于光电振荡器的宽带微波信号产生是光电振荡器发展的重要趋势。

2011年，Etgar C.Levy等人首次提出并实现了被动锁模光电振荡器(EtgarC.Levy et al. Single-cycle radio-frequency pulse generation by anoptoelectronic oscillator,Optics Express,2011,19(18):17599-17608)。该方案通过光电振荡环路中的饱和射频放大器实现微波信号的可饱和吸收，从而实现被动锁模，产生了重复频率1.054MHz、谱宽440MHz、中心载波频率650MHz 的射频脉冲序列。被动锁模光电振荡器存在的主要问题是，射频脉冲信号的重复频率由光电振荡器的环腔长度决定，在增加环腔长度从而降低相位噪声的情况下，很难实现具有较高重复频率的射频脉冲信号产生，并且该结构难以实现重频可调谐的射频脉冲信号产生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生装置及方法，通过谐波锁模，可以产生重频可调谐的微波脉冲信号，并且可以在环腔长度较大时实现具有低相位噪声和较高重频的微波脉冲信号。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生装置，时域锁模光电振荡器包括直流激光器、可调光衰减器、电光强度调制器、直流电源、单模光纤、光电探测器、电放大器、电滤波器、电功分器、电调制器与函数发生器，

所述直流激光器的输出端连接所述可调光衰减器的输入端，所述可调光衰减器的输出端连接所述电光强度调制器的光学输入端，所述电光强度调制的电信号输入端连接所述电调制器的输出端，所述电光强度调制的偏置电压输入端连接所述直流电源的输出端，所述电光强度调制器的光学输出端连接单模光纤的输入端，所述单模光纤的输出端连接光电探测器的光学输入端，所述光电探测器的电信号输出端连接所述电放大器的输入端，所述电放大器的输出端连接所述电滤波器的输入端，所述电滤波器的输出端连接所述电功分器的输入端。所述电功分器的一个输出端连接电调制器的输入端，所述电调制器的输出端连接所述电光强度调制器的电信号输入端，所述电调制器的调制信号输入端连接所述函数发生器的信号输出端；所述电功分器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。

基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生方法，包括以下步骤：

步骤1：直流激光器输出的光信号经过可调光衰减器，由可调光衰减器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：经过可调光衰减器控制的直流光传输经过电光强度调制器，通过调节直流电源改变加载在电光强度调制器上的偏置电压，使电光强度调制器工作在线性偏置点；