[发明专利]用于光电振荡器的控制装置和光电振荡器控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电领域，具体而言，涉及一种用于光电振荡器的控制装置和光电振荡器控制系统。

背景技术

超稳定振荡器是电子通信系统的核心。高质量的微波振荡器在光通信、卫星通信、微波通信以及高精度测量等方向起着重要的作用。传统的微波源一般通过晶振的多次倍频而得，但随着倍频次数的增加，相噪(短期稳定性)会越来越大，也就是说，相噪会随着载波频率的增加而增加。光电振荡器(Opto-Electronic Oscillator，简称为OEO)的发明解决了该问题，基于光纤延时的OEO的相噪不随振荡频率的升高而增加，是超稳定微波、毫米波振荡源的优质备选。其基本原理在于：激光器发出的连续光经电光调制器被振荡信号强度调制后通过光纤传输至光电探测器前端，光电探测器把已调光信号转换为电信号，然后经过选频、放大，最终反馈至调制器电输入端，然后再进行下一次循环，满足巴克豪森振荡条件(开环增益大于1，相差为2π的整数倍)的频点最终形成稳定的振荡信号。

在其它器件性能指标不变的情况下，OEO的相噪与光纤延时量的平方成反比。光纤越长，相噪越低，但自由谱范围会越来越小(1km SMF光纤对应的自由谱范围约为200kHz)，在微波频段无法找到如此高Q值的窄带滤波器对振荡信号的杂散进行有效抑制。采用注入锁定方式是抑制杂散的有效方式：采用一个稳定的微波信号注入长光纤环OEO，控制注入信号频率，让其与长光纤环OEO单独振荡时的某个模式对应频率一致，能够让长光纤环OEO的该个模式信号在“模式竞争”中取得优势，进而抑制其它模式，最终实现单模输出。

由于玻璃通信光纤的温度敏感度较高，随着稳定的变化光纤的延时量也会随之变化，使得振荡信号的频率会发生漂移，不仅如此，其它外部干扰均会破坏其长期稳定性，导致光电振荡器的长期稳定性低。现阶段国内外普遍采用恒温控制与减震的方式来控制OEO的长期稳定性，该种方式结构繁杂且耗能较大；还有部分研究者采用在光域对光纤延时波动进行补偿的方式。

针对现有技术中光电振荡器的长期稳定性低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于光电振荡器的控制装置和光电振荡器控制系统，以解决现有技术中光电振荡器的长期稳定性低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于光电振荡器的控制装置。其中，光电振荡器与注入源相连接，注入源用于向光电振荡器输出第一信号，并输出第二信号，根据本发明的用于光电振荡器的控制装置包括：移相器，与注入源相连接，用于对第二信号进行移相；采集单元，与光电振荡器的输出端相连接，用于采集光电振荡器的输出信号耦合出的反馈信号；混频器，与移相器和采集单元分别相连接，用于对移相后的第二信号和反馈信号进行鉴相；伺服模块，与混频器和光电振荡器分别相连接，用于根据鉴相后的信号控制光电振荡器的输出信号的相位锁定在第二信号上。

进一步地，光电振荡器内置有压控移相器，伺服模块与压控移相器相连接，伺服模块用于通过改变压控移相器的电压来控制光电振荡器的输出信号的相位锁定在第二信号上。

进一步地，伺服模块还用于对鉴相后的信号进行放大处理，并控制鉴相后的反馈信号的电压波动大小刚好覆盖压控移相器0-360度的移相范围。

进一步地，控制装置还包括：第一微波放大器，连接在移相器和混频器之间，用于对移相后的第二信号进行放大处理；第二微波放大器，连接在采集单元和混频器之间，用于对反馈信号进行放大处理。

进一步地，控制装置还包括：低通滤波器，连接在混频器和伺服模块之间，用于对鉴相后的信号进行低通滤波。

进一步地，移相器对第二信号移相的角度为90度。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种光电振荡器控制系统。根据本发明的光电振荡器控制系统包括：注入源，用于输出第一信号和第二信号；光电振荡器，与注入源相连接，用于接收第一信号，并由第一信号得到输出信号；控制装置，控制装置上述提供的控制装置，与注入源和光电振荡器分别相连接，用于控制输出信号的相位锁定在第二信号上。

进一步地，光电振荡器包括第一光电振荡器和第二光电振荡器，第一光电振荡器的输出端与第二光电振荡器的输入端相连接，控制装置包括第一控制装置和第二控制装置，其中，第一控制装置与注入源和第一光电振荡器分别相连接，用于控制第一光电振荡器的输出信号的相位锁定在第二信号上；第一控制装置与第一光电振荡器的输出端和第二光电振荡器分别相连接，用于控制第二光电振荡器的输出信号的相位锁定在第一光电振荡器的输出信号上。