[发明专利]一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，包括：激光发射模块、光电振荡器模块、锁相环路模块和超弱频偏信号检测模块；

所述激光发射模块用于发射激光，生成第一光信号和第二光信号；

所述光电振荡器模块用于获取第一光信号，得到光电振荡器的起振模式，同时输出第一电信号；

所述锁相环路模块用于稳定所述光电振荡器的所述起振模式的起振频率；

所述超弱频偏信号检测模块用于获取待检测超弱频偏光信号和所述第二光信号，生成拍频信号，并携带频偏信息反馈回所述光电振荡器模块；

所述锁相环路模块移动相位后的所述第一电信号与所述超弱频偏信号检测模块输出的所述拍频信号，耦合至所述光电振荡器模块，得到超弱频偏信号信息。

2.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：激光器和光纤分束器；

所述激光器与所述光纤分束器连接；

所述激光器用于发射激光；

所述光纤分束器用于分解所述激光，得到第一光信号和第二光信号。

3.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述光电振荡器模块包括：电光调制器、第一光电探测器、第一电放大器、电滤波器和第二电放大器；

所述电光调制器、所述第一光电探测器、所述第一电放大器和所述电滤波器依次连接，所述第二电放大器与所述电光调制器连接；

所述电光调制器用于调制所述第一光信号；

所述第一光电探测器用于将调制后的所述第一光信号转换为电信号，生成第一电信号；

所述第一电放大器和所述第二电放大器用于为谐振腔提供增益；

所述电滤波器用于提供起振频率。

4.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述锁相环路模块包括：压控移相器、锁相环电路和环路滤波电路；

所述压控移相器与所述环路滤波电路连接，所述锁相环电路与所述环路滤波电路连接；

所述压控移相器用于移动所述第一电信号的相位；

所述锁相环电路用于分析所述第一电信号的频率和相位；

所述环路滤波电路用于对移动相位后的所述第一电信号的分路电信号进行滤波。

5.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述超弱频偏信号检测模块包括：光纤合束器、第二光电探测器和移相器；

所述光纤合束器、所述第二光电探测器和所述移相器依次连接；

所述光纤合束器用于合束所述第二光信号和所述待检测超弱频偏光信号，生成合束光信号；

所述第二光电探测器用于将所述合束光信号转换为电信号，生成所述拍频信号；

所述移相器用于调节所述拍频信号的相位。

6.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述锁相环路模块通过稳定所述光电振荡器谐振腔的腔长，进而稳定所述光电振荡器的所述起振模式的起振频率。

7.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，还包括电谱仪，所述电谱仪用于将所述所述拍频信号的频谱数据进行频偏反演分析，得到频偏信息。

8.一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一光信号，得到光电振荡器的起振模式，同时输出第一电信号；

获取待检测超弱频偏光信号和第二光信号，生成拍频信号，

基于移动相位后的所述第一电信号与所述拍频信号，进行频谱分析，得到超弱频偏信号信息；

所述频谱分析中各频率的计算表达式为：

|f₁-f₀|＝f_OEO

其中，f₁为待检测超弱频偏光信号的频率，f₀为输入激光的频率，f_OEO为光电振荡器的起振频率；

所述超弱频偏信号信息的计算公式为：

f₁＝|f₀-f_OEO|

其中，f₁为待检测超弱频偏光信号的频率，f₀为输入激光的频率，f_OEO为光电振荡器的起振频率；

激光器发出的激光波长为λ₀，频率为f₀，经过光纤分束器分成第一光信号和第二光信号，其中所述第一光信号被电光调制器调制；

调制所述第一光信号后进入第一光电探测器，将调制后的第一光信号转变为电信号，生成第一电信号；

所述第一电信号依次通过第一电放大器，电滤波器，压控移相器，功分器，电耦合器，第二电放大器，其中电滤波器决定系统的起振频率，第一电放大器和第二电放大器为谐振腔提供增益；

第二电放大器输出的移动相位后的所述第一电信号反馈回电光调制器，构成光电振荡器结构，调节系统的增益，是OEO起振，起振频率为f_OEO；

光电振荡器从功分器耦合输出，功分器将移动相位后的所述第一电信号分为两路；

功分器分出的其中一路电信号进入锁相环电路，分析所述功分器分出的所述其中一路电信号的频率和相位；

将所述功分器分出的所述其中一路电信号传输至环路滤波电路，然后反馈回压控移相器的输入端，完成对OEO腔长的控制，用于稳定起振频率f_OEO；

所述第二光信号与频率f₁的待检测超弱频偏光信号共同输入至光线合束器，生成合束光信号；

将所述合束光信号传输至第二光电探测器，将所述合束光信号转变为电信号，得到拍频信号，频率为f₀-f₁；

所述拍频信号通过移相器，调节移相器的供电电压，使输出的所述拍频信号以相位输入至电耦合器；

调节光电振荡器的起振频率，当电谱仪上显示光电振荡器起振频率的功率最大时，注入光电振荡器谐振腔的信号与光电振荡器起振模式满足频率、相位匹配条件，各频率满足：|f₁-f₀|＝f_OEO；

获取待检测超弱频偏光信号相对于激光器输出激光的频偏信息：f₁＝|f₀-f_OEO|。