[发明专利]基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信和微波领域的装置，具体是一种基于宽谱光源的可调谐的光电振荡装置。

背景技术

低相位噪声、频率可调的微波信号，在无线通信、光载微波通信、雷达等应用中具有重要应用。其中相位噪声是衡量微波的主要的重要指标之一，它主要指短期频率稳定性。目前，市场上产生高质量微波信号的主流方案是采用石英振荡器，但是石英振荡器仅在低频处存在高Q值的振荡模式，要获取更高频率的微波信号，需要在石英振荡器后接倍频电路，通过倍频方法将微波信号转换至高频，但随着倍频次数的增加，微波信号质量将不断恶化。虽然原子钟的相位噪声可以达到-150dBc/Hz10KHz，但输出频率只能到几十MHz。因此，传统方案很难获得高质量、高频率且大范围可调谐的微波信号。

随着光电技术的发展，加拿大渥太华大学的Jianping Yao等人首先提出了光电振荡器的概念(参见X.S.Yao and L.Maleki,“Optoelectronic microwave oscillator,”J.Opt.Soc.Amer.B13,1725–1735,1996)。光电振荡器一般主要组成包括：一个激光器、一个光电调制器、一段延迟器件、一个光电探测器、一个微波放大器、以及高Q值的微波带通滤波器。其工作原理是：微波放大器产生的白噪声通过光电调制器调制激光器产生的连续光，调制后的激光经过一段单模光纤延迟线后进入光电探测器转换为电信号；电信号通过电滤波器、微波放大器之后反馈回到光电调制器；由于单模光纤的延时特性，整个闭环将产生一系列频率等间隔的振荡模式；且由于高Q值的微波带通滤波器的存在，仅有一个振荡模式可以存留下来，最终实现高质量的单模振荡。

上述光电振荡器虽然可以产生高质量、高频露出的微波信号，但其调谐范围受限于电滤波器的调谐范围。为了克服此局限，研究者近期提出了多种新型光电振荡器方法与结构。Jianping Yao等人利用调制器级联与啁啾光纤光栅、相移布拉格光纤光栅构成了宽带可调的光电振荡器，但其虽然宽带可调，但超模噪声较大，微波频率受激光器波长漂移影响（参见B.Yang,X.F.Jin,X.M.Zhang,S.L.Zheng,H.Chi,and Y.Wang,“A wideband frequency-tunable optoelectronic oscillator based on a narrowband phase-shifted FBG and wavelength tuning of laser,”IEEE Photon.Technol.Lett.,24(1),73–75,2012）。之后又利用基于宽带光源的单响应微波光子滤波器结构，实现了微波的可调谐，但由于受色散载波抑制效应，某些频点将受抑制，无法实现对微波频率进行连续调谐（参见M.Li,W.Z.Li,J.P.Yao,“Tunable optoelectronic oscillator incorporating a high-Q spectrum-sliced photonic microwave transversal filter,”IEEE Photon.Technol.Lett.,24(14),1251–1253,2012）。与此同时，传统的光电振荡器采用电滤波器作为选模器件，而电滤波器的调谐范围有限，故传统光电振荡器很难做到宽带调谐。因此，采用微波光子信号处理技术，利用微波光子滤波器与电振荡器结合将是下一代可调谐电光振荡器的发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带可调的光电振荡器，从而实现对光电振荡器的大范围连续可调。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置，特点是其构成包括：宽谱光源、光滤波器、第一光放大器、第二光放大器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、可调光延迟线、光电调制器、色散光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、微波放大器、第一光纤跳线、第二光纤跳线、第三光纤跳线、第四光纤跳线、第五光纤跳线、第六光纤跳线、第七光纤跳线、第一电缆线和第二电缆线，上述元部件的连接关系如下：