[发明专利]基于光电振荡器的弱信号探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子学领域，尤其涉及一种基于光电振荡器的弱信号探测方法。

背景技术

探测弱信号在很多民用和军事系统中有很多应用。在现代战争中，雷达在信息获取和精确制导领域发挥着重要的作用，对截获的雷达信号频率进行高精度的测量，一直是研究的热点。

传统的瞬时测频接收机采用电子学的方法，可以提供0.5-18GHZ的频率测试(灵敏度不高于-50dBm)。近年来，电子战系统中，毫米波段(0.5-40GHz)的信号已投入使用，传统的探测手段难以实现如此巨大的宽带操作，微波光子技术为瞬时测频接收机性能的提升和改进提供了可能。

瞬时测频，是指对信号载波频率的“快速”测量。‘快速’是指在测频误差倒数数量级上的是时间段上的测量。频率测量方案可以分为：将待测频率转化为幅度来测量、将频率转化为时间来测量，最近出现的一种新的频率测量方案是利用光电振荡器进行频率测量。

将微波频率映射为幅度的测频原理是利用波的干涉(或相干)原理将频率测量转化为对幅度或者电压的测量。通过构建微波频率与功率的函数关系，然后通过光电探测出的电信号进行处理，最后获得频率信息。

频率-时域映射的测量机制,原理是利用色散，即不同频率的光载色散介质中的传播速度也不同的原理，是探测到的电信号根据输入光频的不同产生不同的上升沿，判决这些上升沿就可以得到待测的微波频率。

本专利通过调节MZ调制器的偏置点用光电振荡器实现两套互补模式频率的测量。

发明内容

本发明实例解决的技术问题是提供一种基于光电振荡器的弱信号探测方法，通过改变MZ调制器的偏置点用光电振荡器实现两套互补模式频率的测量。当MZ调制器偏置在0V和V_π时，光电振荡器的振荡模式是两套互补的模式。这样可探测的频率会加倍。

本发明是通过对光电振荡器原理的充分应用，通过调节MZ调制器的偏置点可以改变光电振荡器的振荡模式，将光电振荡器的这种特性应用于弱信号的探测，可以探测更多频率的弱信号探测，可探测的弱信号的灵敏度达到-78dBm

本发明在实现过程中，具体包括：

根据本发明，基于光电振荡器的弱信号探测的结构主要是连续激光器产生光信号经过电光调制器后再经过一段光纤传输后进入光电探测器，光电探测器把光信号转换为电信号后再经过放大后反馈给调制器的电输入端。

根据本发明，基于光电振荡器的弱信号探测的光电振荡器区别于传统的光电振荡器，因为此振荡器没有使用带通滤波器，光电振荡器的振荡模式不是只有一个振荡模式，会有很多振荡模式，这样注入信号的频率等于或接近光电振荡器的振荡的频率时，就会被注入锁定，注入的信号也被光电振荡器注入锁定。注入锁定的外部注入信号通过光电振荡器后被放大，这样能够提高系统探测弱信号的灵敏度。

附图说明

结合描述了本发明的各种实施例的附图，根据以下对本发明的各发明的详细描述，将更易于理解本发明的这些和其它特征，其中：

图1示意性示出了传统光电振荡器的基本结构；

图2示意性示出了多模光电振荡器的基本结构；

图3示意性示出了多模光电振荡器的注入锁定过程；

图4示意性示出了光电振荡器两套互补的振荡模式；

图5给出了光电振荡器的频率探测范围；

图6给出了光电振荡器的输入灵敏度图；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

图1示意性示出了传统光电振荡器的基本结构。连续激光器产生光信号经过电光调制器后再经过一段光纤传输后进入光电探测器，光电探测器把光信号转换为电信号后再经过放大滤波后反馈给调制器的电输入端。光电振荡器的可以振荡的模式有很多种，通过滤波器的滤波作用可以只有一种模式频率振荡。

图2示意性示出了多模光电振荡器基本结构。和传统的光电振荡器相比连续激光器输出的光信号经电光调制、EDFA放大、光纤传输后进入光电探测器，光电探测器把光信号转换为电信号后再经过电上的放大后反馈给调制器的电输入端。多模光电振荡器因为没有使用滤波器，振荡模式不只是单一的振荡模式。

图3示意性示出了多模光电振荡器的注入锁定过程。注入锁定过程是将一个基准参考信号做入到被锁振荡器时，被锁振荡器的振荡频率被稳定在注入信号频率之上，即与该信号同步，而振荡信号的相位和基准参考信号的相位之差保持恒定。这种现象叫称为注入锁定。

图4示意性示出了光电振荡器两套互补的振荡模式。假设引起光电振荡器振荡的噪声信号为Vin(t)，MZ调制器的输出功率为