[发明专利]基于级联微波光子滤波器的宽带可调谐的光电振荡器

说明书

本发明提供了一种基于级联微波光子滤波器的宽带可调谐的光电振荡器，包括：依次相连的第一激光器、第一偏振控制器、相位调制器、第一MPBF单元、第二MPBF单元、第一可调光衰减器、光电探测器、电放大器和电功分器；电功分器的第一输出端用于输出产生的微波信号，电功分器的第二输出端与相位调制器的射频口相连；工作时，相位调制信号进入第一MPBF单元后，利用宽带可调谐的单通带微波光子滤波器进行第一次选模，从而选择OEO的起振频率，再通过第二MPBF单元后实现超窄带宽的MPBF进行辅助选模实现OEO单模起振。本发明利用一个级联微波光子带通滤波器，并将其与OEO相结合，经过多次模式选择实现OEO单模起振，通过调节第一MPBF单元的中心波长，可以实现OEO的宽带可调谐性。

技术领域

本发明属于光学及微波技术领域，更具体地，涉及基于级联微波光子滤波器的宽带可调谐的光电振荡器(Optoelectronic Oscillator，OEO)。

背景技术

OEO以低损耗的光纤为储能元件的，以其超高的频谱纯净度，宽带高频的工作潜力和相对简单的结构和工作条件，成为十分具有竞争力的高端微波/毫米波信号发生装置。OEO的基本结构在1994年由X.Steve Yao和Lute Maleki首次提出，主要结构包括：激光器，电光调制器、长光纤、光电探测器、微波放大器以及窄带宽电的带通滤波器(Electricalbandpass filter，EBF)。在OEO中，激光器发出的光通过电光调制器完成射频信号到光域的电光转换。调制光经过一段长光纤传输后，由光电探测器进行探测，完成信号的光电转换。探测后的信号经过放大、滤波之后反馈至调制器形成闭合的光电反馈环路，另外一部分作为信号输出。

长光纤在整个系统中扮演了高Q值能量存储单元，长光纤除了给OEO带来了高频谱纯净度，也同时带来了模式间隔过窄以至于多模起振的问题，这就需要一个带宽比模式间隔更窄的EBF来保证单模起振。假设采用2km长的光纤作为延时介质，光纤谐振腔对应的模式间隔将为100kHz。目前中心频率在10GHz附近的高频窄带通电学微波滤波器，通带最窄也只能做到5MHz附近。因此如果仅仅使用EBF作为OEO中的模式选择器，多模起振不可避免。再者窄带宽的EBF很难调谐，所以传统的OEO方案所产生的微波信号很难保证单模起振且频率范围较小，实际应用受限。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，为了解决传统的OEO方案多模起振及调谐范围小的缺陷，本发明提供了一种基于级联微波光子带通滤波器(Microwave photonicbandpass filter，MPBF)的宽带可调谐的OEO，获得具有超宽范围连续可调谐且单模起振的微波信号源。

本发明提供了一种基于级联微波光子带通滤波器的宽带可调谐的光电振荡器，包括：依次相连的第一激光器、第一偏振控制器、相位调制器(Phase Modulator，PM)、第一MPBF单元、第二MPBF单元、第一可调光衰减器、光电探测器(Photodiode，PD)、电放大器和电功分器；所述电功分器的第一输出端用于输出产生的微波信号，所述电功分器的第二输出端与所述相位调制器的射频口相连；工作时，相位调制信号进入第一MPBF单元后实现了窄带宽宽带可调谐的单通带微波光子滤波器进行第一个选模保证OEO起振，这里的窄带宽指的是滤波器带宽不超过1GHz。再通过第二MPBF单元后实现超窄带宽的MPBF，这里的超窄带宽指的是滤波器带宽不超过100kHz，第二MPBF的带宽小于OEO的模式间隔频率，从而实现了高质量的宽带可调谐微波信号，这里的高质量指的是微波信号边模抑制比大于50dB，10kHz处的相位噪声低于-110dBc/Hz。