[发明专利]自锁定式光电振荡器及其方法

摘要

本发明公开了一种自锁定式光电振荡器及其方法。包括半导体光放大器、光环形器、窄带光滤波器、光纤分束器、梳状光滤波器、电光调制器、光电探测器、微波放大器、微波耦合器等器件。其中由半导体光放大器、光环形器、窄带光滤波器、光纤分束器的一个输出端、梳状光滤波器形成的闭合光环路产生稳定的单纵模激光输出；光纤分束器的另一个输出端、电光调制器、光环形器、梳状光滤波器、光电探测器、微波放大器、微波耦合器的一个输出端构成的闭合光电环路产生稳定的单频微波信号，光电环路中经过调制产生的多阶谐波边带再经梳状光滤波器选模，产生频率自锁定效应，使产生的微波信号具有频率稳定性好、频谱纯度高的优点。

主权项

一种自锁定式光电振荡方法，采用自锁定式光电振荡器实现，所述的自锁定式光电振荡器包括半导体光放大器（1）、窄带光滤波器（2）、光纤分束器（3）、第一光环行器（6）、梳状光滤波器（7）、第二光环行器（8）、电光调制器（9）、光电探测器（10）、微波放大器（11）、微波耦合器（12）；半导体光放大器（1）、窄带光滤波器（2）、光纤分束器（3）的输出端（4）、第一光环行器（6）的1端口通过光纤顺次相连，第一光环行器（6）的2端口、梳状光滤波器（7）、第二光环行器（8）的2端口通过光纤顺次相连，第二光环行器（8）的3端口与半导体光放大器（1）通过光纤相连，整体构成一个闭合的光环路；光纤分束器（3）的另一个输出端（5）、电光调制器（9）、第二光环行器（8）的1端口通过光纤顺次相连，第一光环行器（6）的3端口与光电探测器（10）的输入口通过光纤相连，光电探测器（10）的输出口、微波放大器（11）、微波耦合器（12）的一个输出端（13）、电光调制器（9）的射频输入口通过微波同轴线顺次相连，其中，微波耦合器（12）另一个输出端（14）是微波信号输出端，电光调制器（9）、第二光环行器（8）、梳状光滤波器（7）、第一光环行器（6）、光电探测器（10）、微波放大器（11）、微波耦合器（12）构成了一个闭合的光电振荡环路；其特征在于：在闭合的光环路中，梳状光滤波器（7）具有相等频率间隔的多个窄带透射峰响应，环路中起振的模式有多个，相邻的纵模间隔等于梳状光滤波器（7）的窄带透射峰频率间隔，多纵模输出经过半导体光放大器（1）的增益补偿后，进入窄带光滤波器（2），窄带光滤波器（2）的带宽小于两倍的梳状光滤波器的窄带透射峰频率间隔，通过调整窄带光滤波器（2）的透射峰位置，从众多模式中滤出一个纵模，被滤出的纵模在光环路中不断振荡，最终形成稳定的单纵模激光输出，此闭合的光环路构成了一个单纵模输出的光纤环形激光器，为闭合的光电环路提供光载波；闭合的光电环路刚开始起振时，有多个纵模开始振荡，多纵模的频率间隔与光电环路的长度成反比，当多纵模进入梳状光滤波器后，只有落入梳状光滤波器的众多窄带透射峰内的纵模才稳定振荡，而其它多个边模被有效滤除，通过有限探测范围的光电探测器（10）拍频，产生一个频率大小等于梳状光滤波器的窄带透射峰频率间隔的微波信号，微波放大器（11）对该微波信号进行放大，通过微波耦合器（12）的一个输出端（13）进入电光调制器（9）的射频输入端，形成一个闭合的光电反馈回路，在闭合的光电环路中，电光调制器输出的多阶谐波边带不断注入到梳状光滤波器（7）中，产生频率自锁定效应，当梳状光滤波器（7）工作环境足够稳定，保持窄带透射峰频率间隔大小不变，由微波耦合器的另一个输出端（14）输出的微波信号就不会产生频率漂移现象，通过有效滤除光电环路中的边模，提高了微波信号的频谱纯度。