[发明专利]一种基于光注入锁定和光锁相环的外差检测装置

权利要求书

1.一种基于光注入锁定和光锁相环的外差检测装置，其特征在于，包括偏振跟踪段、外差检测段和下变频段：

所述偏振跟踪段包括检波与对数放大器(301)和压电调节偏振跟踪器(302)；检波对数放大器(301)获取中频载波信号，检波成直流电压并放大至最大4.6V，用来驱动压电调节偏振跟踪器(302)；偏振跟踪段前还有光耦合器(101)，它完成两波长光信号的合波，送至压电调节偏振跟踪器(302)；

所述外差检测段包含注入锁定段、相干检测段和光锁相反馈环，所述注入锁定段包括第一保偏光分路器(102)、光移相器(103)、保偏环形器(104)、本地激光器(105)和第二保偏光分路器(106)；所述相干检测段包括保偏2x2 3dB耦合器(107)、平衡光探测器对(1081、1082)、低噪声跨阻放大器(109)和第一分功器(201)；所述光锁相反馈环包括第一放大器(110)和环路滤波器(111)；所述第一保偏光分路器(102)形成信号光支路和注入光支路，所述信号光支路经过光移相器(103)后产生信号光电场E_S；所述保偏2x2 3dB耦合器(107)接收注入锁定段产生的信号光电场E_S和本振光电场E_L后输出合成光电场至平衡光探测器对(1081)、(1082)，平衡光探测器对(1081)、(1082)的合成光电流送至低噪声跨阻放大器(109)，所述低噪声跨阻放大器(109)输出电信号至第一分功器(201)；所述第一分功器(201)输出第一路输出信号、第二路输出信号和第三路输出信号，其中第一路输出信号经第一放大器(110)输出光相位噪声电压到环路滤波器(111)，环路滤波器(111)输出光相位噪声电压至激光器(105)，形成对本地激光器的反馈控制；其中第二路、第三路输出信号进入下变频段；

所述下变频段包括超窄带通滤波器(202)、第二放大器(203)、第二分功器(204)、移相器(205)、π/2分功器(206)、第三放大器(207)、第三分功器(208)、第一混频器(209)、第二混频器(211)、第一低通滤波器(210)和第二低通滤波器(212)；第一分功器(201)输出的第二路输出电压经超窄带通滤波器(202)提取后输出中频载波，再经第二放大器(203)功率放大G_o倍后输入第二分功器(204)，第二分功器(204)输出放大的中频载波至移相器(205)，移相器(205)将中频载波的相位移动π/4后输出至π/2分功器(206)；第一分功器(201)输出的第三路输出电压经第三放大器(207)功率放大G_s倍后，经第三分功器(208)等分成两路，分别输入第一混频器(209)和第二混频器(211)。

2.根据权利要求1所述的一种基于光注入锁定和光锁相环的外差检测装置，所述本振光支路把主控光输入保偏环形器(104)的第一端口；所述本地激光器(105)产生的受控光输入保偏环形器(104)的第二端口；所述保偏环形器(104)的第三端口输出受控光至第二保偏光分路器(106)，所述第二保偏光分路器(106)输出本振光电场(E_L)。

3.根据权利要求1所述的一种基于光注入锁定和光锁相环的外差检测装置，所述第一分功器(201)输出的第一路输出信号，经过第一放大器(110)取出光相位噪声成分，经环路滤波器(111)滤波，再加到本地激光器(105)的电流驱动端，形成光锁相反馈环。

4.根据权利要求1所述的一种基于光注入锁定和光锁相环的外差检测装置，所述π/2分功器(206)输出余弦载波(cos分量)和正弦载波(sin分量)；所述正弦载波(sin分量)作为第一混频器(209)的本振载波，所述余弦载波(cos分量)作为第二混频器(211)的本振载波。

5.根据权利要求1所述的一种基于光注入锁定和光锁相环的外差检测装置，所述第三路输出信号经第三放大器(207)放大后，经第三分功器(208)等分成两路，分别输入第一混频器(209)和第二混频器(211)；所述第一混频器(209)的输出信号经第一低通滤波器(210)后输出正交频分复用(OFDM)信号的余弦分量I(t)，所述第二混频器(211)的输出信号经第二低通滤波器(212)后输出OFDM信号的正弦分量Q(t)。