[发明专利]基于光电振荡器的弱信号探测放大系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于光电振荡器的弱信号探测放大系统及其探测放大方法，属于微波光子学技术领域。该基于光电振荡器的弱信号探测放大系统，包括：激光器、分束器、相位调制器、高非线性光纤、环形器、光电探测器、功分器、耦合器、电放大器、强度调制器、可调光衰减器以及射频源；激光器与分束器连接，分束器又分别与相位调制器和强度调制器连接，相位调制器、环形器的、光电探测器、功分器、耦合器以及电放大器依次首尾连接形成环路；强度调制器、可调光衰减器以及环形器依次连接，射频源连接于强度调制器上，相位调制器与环形器的通过高非线性光纤连接。本发明通过调节射频源和可调光衰减器，可以实现快速、高精度的的弱信号探测放大。

技术领域

本发明涉及微波光子学技术领域，尤其涉及一种基于光电振荡器的弱信号探测放大系统及方法。

背景技术

快速频率测量在雷达和电子站等系统中发挥着越来越大的作用，但是快速频率测量的前提是系统能够分辨出接收到的信号，尤其是对弱信号的探测，因此，能否对弱信号进行宽频带高功率的探测放大尤为重要。针对于弱信号的探测与放大问题，在它的电子解决方案中，使用了很窄的滤波器以及放大器，但是因为技术研制以及电放大器引入的噪声使得这种方案的实现尤为困难。微波光子学方法，因为其具有的大带宽，低损耗，抗干扰等优点，而被更多的人采用。但是，现有的方法中，基于注入锁定过程的OEO腔内无电带通滤波器的多模光电探测器进行弱信号的方案，只能对1～6GHz频率范围内的信号放大8dB，探测灵敏度达到了-83dBm，存在探测的频率范围较小且放大效果也不是很明显的问题；基于布拉格光栅的可调谐的光电探测器系统进行射频信号探测放大的方案，能对1.5～5GHz频率范围内的信号放大10dB，探测灵敏度达到了-91dBm，探测频率的测量误差达到了100MHz，但是，这种方法所能探测的频率范围受光栅的限制只有5.5GHz，且该方法采用损耗掉相位调制的一阶边带从而实现从相位调制到强度调制的转化从而实现对弱信号的放大的方案，在理论上存在着放大瓶颈。

除此之外，在具体的环境中往往是复杂多变的，接收到的弱信号往往不是单频的窄带的信号，往往还有宽带宽的信号甚至是多频信号，如何对这些也同时进行有效的探测以及放大也是一个非常重要的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明开提供了一种基于光电振荡器的弱信号探测放大系统及方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种基于光电振荡器的弱信号探测放大系统，包括：激光器(1)、分束器(2)、相位调制器(3)、高非线性光纤(4)、环形器(5)、光电探测器(7)、功分器(8)、耦合器(9)、电放大器(10)、强度调制器(11)、可调光衰减器(12)以及射频源(13)；

所述激光器(1)与所述分束器(2)连接，所述分束器(2)又分别与所述相位调制器(3)和强度调制器(11)连接，所述相位调制器(3)、环形器(5)、光电探测器(7)、功分器(8)、耦合器(9)以及电放大器(10)依次首尾连接形成环路，所述强度调制器(11)、可调光衰减器(12)以及环形器(5)依次连接，所述射频源(13)连接于所述强度调制器(11)上，所述高非线性光纤(4)连接于所述相位调制器(3)与环形器(5)之间。

在一些实施例中，所述分束器(2)用于将所述激光器(1)发出的光信号分为两部分，一部分光信号和接收的弱信号经过所述相位调制器(3)得到的正一阶边带和负一阶边带，与另一部分光信号和所述射频源(13)发出的微波信号经过强度调制器(11)得到的双边带泵浦光在高非线性光纤(4)产生的受激布里渊散射的损耗谱和增益谱重合时，所述接收的弱信号即被恢复。

在一些实施例中，所述激光器(1)、分束器(2)以及相位调制器(3)之间通过光纤连接；所述环形器(5)与光电探测器(8)之间通过光纤连接；所述分束器(2)、强度调制器(11)、可调光衰减器(12)、环形器(5)之间通过光纤连接。