[发明专利]基于光电振荡器的弱信号探测方法

权利要求书

1.基于光电振荡器的弱信号探测方法，其特征在于包括以下内容： 

基于光电振荡器的弱信号探测系统的设备结构； 

基于光电振荡器的弱信号探测实现两种互补模式探测的MZ调制器偏置点的设置； 

基于光电振荡器的弱信号探测实现两种互补模式探测的理论推导和结论。 

2.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的弱信号的探测方法，其特征在于实现弱信号探测的设备结构，具体包括： 

单电极MZ调制器； 

掺铒光纤放大器； 

光电探测器。 

3.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的弱信号的探测的方法，其特征在于系统中MZ调制器偏置点的设置，该集成调制器是单电极调制器，单电极调制器只有一个射频输入电极和一个直流输入电极，而且通常使用的是推拉式MZ调制器，即两臂引入的附加相位的符号相反。单电极MZ调制器共有四个电极，中间的射频电极和直流电极处于高电位，两边的电极则接地，在外加电场的作用下，波导的输入光经过分支波导中传播后受到大小相等，符号相反的电场的作用，分别产生等值异号的相位变化，再经另一端的分支汇合处相干形成强度调制。这相当于双电极MZ调制器的两个射频电极上的射频驱动信号幅度相等，相位差为π，而偏置也是大小相等，符号相反。因此，单 电极MZ调制器可看作是双电极MZ调制器的一种特殊情形。设输入的驱动信号形式为： 

V(t)＝V_DC+V_RFcos(ω_RFt)       (1) 

等效为双电极MZM的两电极驱动信号分别为： 

调制器的输出光场为 

MZ调制器偏置点的大小影响调制器输出光场的大小。 

4.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的弱信号探测实现两种互补模式探测的理论推导和结论，具体包括： 

假设引起光电振荡器振荡的噪声信号为V_in(t)，MZ调制器的输出功率为 

光信号经过PD探测转化为电信号，电信号通过放大器之后为 

其中ρ是探测器的响应度，R是探测器的负载阻抗，G_A是放大器的电压增益，V_ph是光电压V_ph＝(αP_oρ/2)RG_A＝I_phRG_A，I_ph＝αP_oρ/2是光电流。光电振荡器的小信号开环增益为 

当V_B＝0或V_B＝V_π时有最大的小信号增益。V_B＝0时G_S<0，V_B＝V_π时G_S>0 

假设V_out(t)＝G(V₀)V_in(t) 

对于光电振荡器，频率为ω的功率为 

光电振荡器振荡的频谱模式与FP型振荡器相似，频率起振的条件为 

振荡频率f_osc≡f_k＝ω_k/2π 

当G(V_o)<0时，f_osc≡f_k＝(k+1/2)/t 

当G(V_o)>0时，f_osc≡f_k＝k/t 

在不同的偏置点，光电振荡器的振荡模式是互补的。