[发明专利]一种微波源及其使用方法

说明书

本发明公开了一种微波源及其使用方法，所述微波源包括沿着光路依次设置的半导体激光器、准直透镜、光电调制器和分束器，分束器的出射光路的数量为至少两个，分束器的每个出射光路上分别设置有RCE谐振腔，RCE谐振腔的出射光路的汇聚点处设置有光探测器，光探测器、电放大器、电滤波器和定向耦合器依次连接，定向耦合器与光电调制器连接，其采用不同腔长的RCE光学谐振腔组成多个光滤波环路，有效抑制了光电振荡器中微波输出信号的杂散水平，降低了相位噪声，其杂散波抑制水平好，成本较低，方便调节光路，能够获得极低的相位噪声。

技术领域

本发明涉及一种微波源，尤其涉及一种能够对振荡微波信号的杂散进行大幅抑制的微波源及其使用方法。

背景技术

目前，低相噪、高稳定度的微波频率源被广泛的应用与雷达、通信计量等领域，是现代电子器件的核心部件。微波源的获得一般有三种方式：一、标准晶体振荡器倍频方式；二、利用介质的低损耗，设计成高Q值的介质谐振腔，构建正反馈放大电路，并对相位和幅度进行控制，提高输出信号的稳定度。如专利号为ZL201510357893.X的专利文献，及“Ultra-low vibration pulse-tube cryocooler stabilized cryogenic sapphire oscillatorwith 10^-16fractional frequency stability”,IEEE TRANS.ON MICROWAVE THEORY ANDTECHNIQUES,VOL.10,NO.1，2010所公开的内容。三、采用光生微波的方式。主要有两类：(1)将超稳激光锁定在高稳光学谐振腔上，并通过光梳转换至所需的频率；如“Generation ofultrastable microwaves via optical frequency division”，Nature Photonics,DOI:10.1038/NPHOTON.2011.121所公开的内容。(2)光电振荡器的方法；利用光纤或光滤波器对光进行滤波，并将光信号转换至电信号，将电信号放大后加载至激光器的调制器，形成振荡环路。上述方案中，第一种方案是现有技术中最成熟的方法，但相噪指标和稳定度指标较差。第二种方案具有极高的稳定度指标和相噪指标，但其设备体积和重量大，应用场合较小。第三种方案中超稳激光器锁定在光学谐振腔上的方法可以获得极高的稳定度和相噪指标，但由于激光器的波长漂移和老化，连续运行时间较短，光路结构复杂且成本高昂。光电振荡器的方案能够获得较好的相噪指标，且结构紧凑、连续工作时间长，应用范围较广。光电振荡器主要的组成部分由激光器、光滤波腔(一般由光纤或微纳结构光滤波腔构成)、光探测器、电放大器、光调制器等构成；依据主要的工作原理，选择不同器件可以构建多种光电振荡器用于产生高品质的微波信号。如专利号位ZL201010102017.X的专利文献公开的方案，利用采用有源BRAGG光纤与波分复用器及激光器等期间构成了低相噪窄线宽可精确调谐光纤化的激光微波源；如专利号为ZL201410299327.3的专利文献公开的方案，利用半导体双模激光器搭建了优质可调谐微波源，摆脱了外微波源的需求；如专利号为ZL201510212059.1的专利文献公开的方案，采用激光器注入锁相模块及导频控制以补偿光电回路的时延波动。采用光纤作为光储能器件，容易受到温度和压力的影响，影响整机性能及输出微波信号的频率稳定度；而微纳结构的光储能器件加工复杂，成本较大，且激光器与微纳结构的耦合调节复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波源及其使用方法，以解决现有技术中所存在的光电振荡器中微波输出信号的杂散水平较高，相位噪声较大的问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种微波源，所述微波源包括沿着光路依次设置的半导体激光器、准直透镜、光电调制器和分束器，分束器的出射光路的数量为至少两个，分束器的每个出射光路上分别设置有RCE谐振腔，RCE谐振腔的出射光路的汇聚点处设置有光探测器，光探测器、电放大器、电滤波器和定向耦合器依次连接，定向耦合器与光电调制器连接。