[发明专利]一种用于光电振荡器的模式跳模抑制方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于光电振荡器的模式跳模抑制方法及系统。本方法为：鉴频鉴相器将低频参考振荡器的输出信号与双环结构点频光电振荡器经过分频器分频之后信号的信号进行比较，如果两者频差超过锁相环的最大牵引范围，则触发频率控制环启动工作；频率控制环路生成控制信号并发送给双环结构点频光电振荡器的短环中的压控射频移相器，调谐双环结构点频光电振荡器的振荡频率，直到低频参考振荡器与分频器输出信号的频率差落在锁相环的牵引频率范围以内时触发频率控制环路停止工作。本发明基于一个频率控制环和锁相环实现对双环结构点频光电振荡器的跳模和频率漂移抑制，达到振荡频率的长期稳定。

技术领域

本发明涉及一种适用于光电振荡器的模式跳模抑制方法及系统。系统采用一个频率控制 环和一个锁相环，实现光电振荡器与参考振荡器的相位锁定，克服了由于光电振荡环路受环 境温度、振动等因素造成的模式跳模，属于微波光子学领域。

背景技术

光电振荡器是一种能够产生高频率微波与毫米波信号的新型微波振荡器。它具备极低相 位噪声、相位噪声几乎与频率无关以及频率宽带可调谐的特征，在高性能雷达系统、宽带无 线通信系统、宽带测试系统、深空探测等众多领域有着重要的应用价值。在光电振荡器环路 中，通过长光纤可以实现环路品质因数的提高，从而实现振荡信号相位噪声的降低。但是， 由于光电振荡器采用长光纤作为高品质因数谐振腔，最终的振荡频率受限于腔模。光电振荡 器的腔模是一系列离散的频率，腔模间隔一般在100kHz-1MHz量级。因此，一般是通过窄带 的电带通滤波器来实现单一振荡模式的选择。受限于微波谐振器的色散和损耗，高频微波带 通滤波器的3dB带宽很难小于1MHz，难以实现对光电振荡器单一振荡模式的选择，从而引 起了光电振荡器的多模振荡，导致了跳模问题。虽然可以采用多环结构、注入锁定结构等来 抑制多模振荡。但是，长光纤受外界温度和机械振动的影响，将会引起振荡环路腔长的变化。 当腔长发生变化之后，导致振荡信号频率的飘移，从而引起振荡模式的跳模。光电振荡器的 跳模问题限制了其在实际系统中的应用。

目前有许多公知的文献报道实现光电振荡器的多模振荡和模式跳模，包含多环结构、采 用温度不敏感光纤、采用恒温箱对光纤所处环境的温度进行稳定、基于单一锁相环的反馈结 构、基于注入锁定机制、基于同时采用单一锁相环和注入锁定的结构，以及采用超稳的原子 谱线等。通常，可以采用负反馈机制实现对光电振荡信号频率漂移的补偿，实现光电振荡频 率锁定在高频率稳定度的参考振荡器上。但是由于光电振荡器中的光纤随温度的变化，导致 腔模频率的变化，最终将会造成锁相环路的失锁，从而引起跳模。

发明内容

针对现有技术方案中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于光电振荡器的 模式跳模的抑制方法及系统。本发明适用于实现高频率稳定的光电振荡器。

本方案是基于一个频率控制环和锁相环实现对双环结构点频光电振荡器的跳模和频率漂 移抑制，达到振荡频率的长期稳定。

本系统采用两段不同长度的标准单模光纤构成的双环结构点频光电振荡器，其中，长环 和短环中各加入一个压控射频移相器实现长环和短环的腔长控制。通过控制长环的腔长可实 现振荡频率在一个长环所决定的模式间隔内的连续调谐，通过控制短环的腔长可实现对长环 离散振荡模式的选择。