一種基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器的製作方法
2023-09-22 04:53:35 2
專利名稱:一種基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器的製作方法
技術領域:
本實用新型涉及光通信和微波/毫米波技術中微波光子領域,具體涉及頻率可調諧光微波信號產生的光電振蕩器。
背景技術:
近20多年來在微波光子技術長足發展條件下,光電振蕩器(OEO)引起了廣泛的關注,相當數量的國內外研究機構和科研人員在從事OEO或者與之相關的研究,OEO以其鮮明的特點得到令人矚目的發展。 國際上最早的OEO結構由Neyer和Voges在1982年提出,利用輸出端光信號反饋控制電光調製器的這種環形結構來實現振蕩器。X. Yao在1994年提出的結構創建了 OEO發展的主流系統框架,它由低噪聲光源,電光調製器,光纖,光電探測器,射頻放大器,射頻微波濾波器構成光電混合結構的振蕩環路實現自注入鎖定,並且X. Yao在1996年對該結構做了詳細系統分析,結合實驗結果建立了完整的理論分析,闡釋了 OEO環路各個獨立部分的功能。後來研究人員採用對溫度敏感性差的光子晶體光纖(PCF)代替普通SMF構成系統鏈路;雙環長光纖選模型OEO能夠有效地抑制單環選模OEO的邊模噪聲,長光纖能夠提供儲能介質,提高信號的Q值,目前報導的多環路結構有這樣幾種光電混合環路的雙環路結構、光電獨立的雙環路結構、光域分、合路的雙環路結構。以上的方法基本上是ー種將連續光能量轉換成為高頻振蕩的周期信號的裝置,更多關注的是如何利用光學技術實現儲能、濾波,最終得到高質量的微波信號,很少考慮到基於OEO結構產生任意頻率的光微波,並且實現OEO產生光微波頻率的可調諧性。
發明內容本實用新型目的是解決目前光電振蕩器所產生的光微波可調諧性差、產生高頻微波信號的頻率受限等問題,提供一種基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器,實現真正意義上的產生任意頻率產生且頻率可調諧的光電振蕩器。本實用新型提供的基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器包括,直調雷射器、偏振控制器、光環形器、雷射器、光放大器、光稱合器、偏振分束器、第一光纖、第二光纖、第一偏振控制器、第二偏振控制器、偏振合束器、光電探測器、電功分器、微波濾波器和微波放大器;直調雷射器經過偏振控制器連接光環形器的第二端ロ(b),用於外部注入連續光的雷射器連接光環形器的第一端ロ(a),光環形器的第三端ロ(C)經過光放大器連接光率禹合器輸入端,光I禹合器的輸出分成兩路,一路作為光信號輸出,另一路連接偏振分束器,偏振分束器的輸出分成兩路,一路依次經第一光纖和第一偏振控制器連接偏振合束器,另一路依次經第二光纖和第二偏振控制器連接偏振合束器,偏振合束器輸出經光電探測器連接電功分器,電功分器的輸出分成兩路,一路作為電信號輸出,另一路依次經微波濾波器和微波放大器反饋連接直調雷射器。所述的用於外部注入連續光的雷射器產生的連續光注入到直調雷射器中,通過注入鎖定技術產生高頻載波,通過調整連續光的波長、光功率和偏振態來實現倍頻技術的調諧性,從而產生所需頻率的微波信號。本實用新型寬帶頻率可調諧光電振蕩器的工作過程第一、由直調雷射器(I)產生光信號;第二、光信號經過偏振控制器(2)後,再經過光環形器(3),然後經過光放大器
(5),然後經過光耦合器(6)把光信號分成兩路,其中一路用於光信號的輸出,另外一路用於構成光電振蕩器的反饋迴路;第三、用於光電振蕩器迴路的光信號經過偏振分束器(7)分成偏振正交的兩路的光信號,兩路光信號分別通過不同長度的光纖(8)和(9),然後再分別經過兩個偏振控制器
(10)和(11),最後通過偏振合束器(12)把偏振正交的兩路光信號合成一路;第四、緊接著光信號通過光電探測器(13)轉換成電信號,隨後通過ー個電功分器(14)把電信號分成兩路,其中一路用於電信號的輸出,另外一路通過微波濾波器(15)對電信號進行濾波,隨後用微波放大器(16)對濾波後的電信號進行放大,最後將電信號注入到直調雷射器中,構成雙環路的光電振蕩器;第五、當構成迴路的光電振蕩器穩定起振後,將雷射器(4)產生的連續光經過光環形器⑶和偏振控制器⑵注入到直調雷射器⑴,在(I)中對起振後的低頻光信號通過注入鎖定進行倍頻以後便會在光電振蕩器的光路反饋部分存在較強高頻光信號,在光耦合器(6)的光信號輸出端得到高頻光信號,在電功分器(14)的電信號輸出端得到高頻電信號。本實用新型的優點和有益效果I、本實用新型方案中構成光電振蕩器的光微波頻率可以很低,且無需微波本振。
2、產生的光微波信號由於採用注入鎖定技術,因此產生的光微波頻率不受限制。3、新產生光微波信號的頻率的產生和可調諧性操作方法簡單。
圖I為本實用新型光電振蕩器總體結構示意圖;圖2為本實用新型中注入鎖定及可調諧方法工作原理示意圖,a為OEO穩定振蕩後存在的模式圖,b為注入鎖定後的模式圖。圖中,I直調雷射器,2偏振控制器,3光環形器,4雷射器,5光放大器,6光耦合器,7偏振分束器,8光纖,9光纖,10第一偏振控制器,11第二偏振控制器,12偏振合束器,13光電探測器,14電功分器,15微波濾波器,16微波放大器。
以下結合附圖對基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器進行詳細說明。
具體實施方式
實施例I圖I所示為本實用新型提供的基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器,該光電振蕩器包括,直調雷射器I、偏振控制器2、光環形器3、雷射器4、光放大器5、光f禹合器6、偏振分束器7、第一光纖8、第二光纖9、第一偏振控制器10、第二偏振控制器11、偏振合束器12、光電探測器13、電功分器14、微波濾波器15和微波放大器16,該光電振蕩器的具體連接關係及工作過程如下直調雷射器經過偏振控制器連接光環形器的第二端ロ(b),用於外部注入連續光的雷射器連接光環形器的第一端ロ(a),光環形器的第三端ロ(C)經過光放大器連接光耦合器輸入端,光I禹合器的輸出分成兩路,一路作為光信號輸出,另一路連接偏振分束器,偏振分束器的輸出分成兩路,一路依次經第一光纖和第一偏振控制器連接偏振合束器,另ー路依次經第二光纖和第二偏振控制器連接偏振合束器,偏振合束器輸出經光電探測器連接電功分器,電功分器的輸出分成兩路,一路作為電信號輸出,另一路依次經微波濾波器和微波放大器反饋連接直調雷射器。所述的用於外部注入連續光的雷射器產生的連續光注入到直調雷射器中,通過注入鎖定技術產生高頻載波,通過調整連續光的波長、光功率和偏振態來實現倍頻技術的調諧性,從而產生所需頻率的微波信號。首先由直調雷射器(I)產生連續光信號;連續光經過偏振控制器(2)後,再經過光環形器(3),然後經過光放大器(5),然後經過光耦合器(6)把光信號分成兩路,其中一路用於光信號的輸出,另外一路用於構成光電振蕩器的反饋迴路;用於光電振蕩器迴路的連續光信號經過偏振分束器(7)分成偏振正交的兩路的光信號,兩路光信號分別通過不同長度的光纖(8)和(9),然後再分別經過兩個偏振控制器(10)和(11),最後通過偏振合束器(12)把偏振正交的兩路光信號合成一路;緊接著光信號通過光電探測器(13)轉換成電信號,隨後通過ー個電功分器(14)把電信號分成兩路,其中一路用於電信號的輸出,另外一路通過微波濾波器(15)對電信號進行濾·波,隨後用微波放大器(16)對濾波後的電信號進行放大,最後將電信號注入到直調雷射器中,從而產生調製的光脈衝信號,且當整個反饋結構的光電迴路穩定後即構成雙環路的光電振蕩器;當構成迴路的光電振蕩器穩定起振後,將雷射器(4)產生的連續光經過光環形器⑶和偏振控制器⑵注入到直調雷射器⑴,在⑴中對起振後的低頻光信號進行倍頻以後便會在光電振蕩器的光路反饋部分存在高頻光信號,在光I禹合器(6)的光信號輸出端得到高頻光信號,在電功分器(14)的電信號輸出端得到高頻電信號,如圖I所示。注入鎖定及可調諧方法見圖2所示按照圖I所示的閉合結構,當OEO穩定振蕩以後,在閉合迴路中不僅存在較強且穩定的低頻振蕩分量,同時還存在較弱的不同高頻分量,如圖2-a。當外部連續光注入到直調雷射器後,注入光首先鎖定直調雷射器內對應注入光頻率處的模式並激起模式振蕩。剛開始時此振蕩模式只佔直調雷射器自由運轉模式的一小部分,隨著直調雷射器電流的變化此模式處的増益越來越強,損耗逐漸減小,在競爭過程中逐漸佔主導地位,競爭結果是此模式在諧振腔內建立起穩定的振蕩,直調雷射器自由運轉的模式則被完全抑制,實現了注入鎖定。從而直調雷射器至少有ー個模式被鎖定,且該模式對應於某一高頻分量,因此該高頻分量被放大,而其它頻率分量被抑制,如圖2_b。為了使注入鎖定達到最優效果,功率得到最大放大,連續光的偏振態與直調雷射器的偏振態必須一致,這樣可以最大化的減少能量損失,實現最佳化注入鎖定。因此調整連續光的偏振態和光功率可以改變注入鎖定的效果。另外調整連續光的波長可以決定注入鎖定的模式從而控制注入鎖定的信號頻率。在實現OEO的頻率可調諧性上,需要同時調整連續光的波長、光功率和波長,以達到最佳的頻率選擇。
權利要求1.一種基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器,其特徵在於該光電振蕩器包括,直調雷射器、偏振控制器、光環形器、雷射器、光放大器、光稱合器、偏振分束器、第一光纖、第二光纖、第一偏振控制器、第二偏振控制器、偏振合束器、光電探測器、電功分器、微波濾波器和微波放大器;直調雷射器經過偏振控制器連接光環形器的第二端ロ(b),用於外部注入連續光的雷射器連接光環形器的第一端ロ(a),光環形器的第三端ロ(c)經過光放大器連接光I禹合器輸入端,光I禹合器的輸出分成兩路,一路作為光信號輸出,另一路連接偏振分束器,偏振分束器的輸出分成兩路,一路依次經第一光纖和第一偏振控制器連接偏振合束器,另一路依次經第二光纖和第二偏振控制器連接偏振合束器,偏振合束器輸出經光電探測器連接電功分器,電功分器的輸出分成兩路,一路作為電信號輸出,另一路依次經微波濾波器和微波放大器反饋連接直調雷射器。
專利摘要一種基於注入鎖定技術的寬帶頻率可調諧光電振蕩器。包括,直調雷射器、偏振控制器、光環形器、雷射器、光放大器、光耦合器、偏振分束器、第一光纖、第二光纖、第一偏振控制器、第二偏振控制器、偏振合束器、光電探測器、電功分器、微波濾波器和微波放大器。本實用新型的光電振蕩器使用較低頻率的電信號基於注入鎖定技術可以產生任意高頻率的光微波信號,只需控制注入連續光的波長、偏振態和光功率即可實現微波頻率的調諧性。
文檔編號H01S1/02GK202454886SQ20122005721
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者史建華, 楊成全, 石雲龍, 韓丙辰 申請人:山西大同大學