[发明专利]一种基于光注入锁定的频率调制信号产生的方法

说明书

本发明公开了一种基于光注入锁定的频率调制信号产生的方法，包括第一、二激光器、第一、二微波源、微波放大器、第一、二耦合器、第一、二偏振控制器、隔离器、强度调制器、环形器、声光移频器和光电探测器；调整第一激光器的温度与电流参数对所述第一激光器进行调制，由第一耦合器分成两路：一路通过强度调制器将光信号调制出边带，再将光信号的调制边带注入锁定到无隔离器的第二激光器，使第二激光器相位锁定到第一激光器的高阶边带；另一路通过声光移频器输出频率可线性变化的信号；而后，两路光由第二耦合器耦合，第二耦合器输出端与光电探测器拍频，产生高频宽带可调谐的频率调制信号，具有相位可连续，高稳定性的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于光注入锁定的频率调制信号产生的系统

背景技术

线性调频(LFM)信号是雷达系统中常用的一种脉冲压缩信号，它能够在增大射频脉冲宽度、提高平均发射功率、加大通信距离的同时又保持足够的信号频谱宽度，保证雷达的距离分辨率，因此在雷达和声呐探测领域得到了广泛的应用。脉冲压缩雷达在工作时发送脉冲较宽的LFM信号，在接收时对其进行脉冲压缩，从而提取目标的距离信息；因此，如何产生高质量的LFM信号，对脉冲压缩雷达是至关重要的。随着雷达的发展，越来越多的科研人员开始寻求低复杂度、高频谱纯度的LFM信号的产生办法。

近些年来，国内外研究人员提出了很多LFM信号的产生方法，例如直接利用电子器件在电子学上产生LFM信号。2018年，P.Zhang等人提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的线性频率参数估计产生线性调频信号的方法，产生了中心频率为100MHz、带宽为80MHz、处理时间小于250ns的线性调频信号。然而，由于电子瓶颈效应，微波领域产生的线性调频信号的中心频率较低，频率可调谐范围较小，且信噪比难以提高。

为了能够产生中心频率更高、带宽更宽的LFM信号，人们提出了基于光子技术的LFM信号产生方案，为产生高频LFM信号提供了新的解决方案。2018年，朱秋晨等人提出了一种基于双平行正交相移键控(DP-QPSK)调制器和相位调制器(PM)产生线性调频信号的方法，产生了中心频率为10GHz、带宽为2GHz的线性调频信号。但是方案中采用了DP-QPSK调制器，要同时精确控制3个偏置电压，增加了系统的复杂度；另外，系统中光信号的偏振态易受环境影响，导致系统产生的LFM信号质量不佳。

为了产生高质量的LFM信号，人们提出了基于光电振荡器(OEO)的LFM信号的产生方案。加拿大渥太华大学的W.Li等人提出了基于可调谐OEO和循环相位调制回路(RPML)产生啁啾微波信号的方法，产生了带宽分别为120、240、480、960和1920MHz，调节时间为15ns的LFM信号。该方案的优势在于通过多次相位调制可以使啁啾率倍增，继而可以调节LFM信号的带宽。但此类方案产生LFM信号的中心频率及带宽受系统中带通滤波器所限制，并且由于调制器的调制系数较小，限制了时间带宽积的进一步提高。

为了产生高质量LFM信号的同时增大其时间带宽积，P.Zhou等人提出了基于光注入锁定可调谐OEO产生LFM信号的方法，通过适当地控制光注入强度，可以产生具有大时间带宽积的线性调频信号。他们利用此类方案先后产生了频率范围分别为7GHz、15.6GHz，持续时间分别为40ns、887.12ns，时间带宽积分别为2804.2、13839.1的LFM信号。这种方法产生的LFM信号具有高带宽、高调谐速率以及频谱纯度高等优点，但是注入锁定时，激光器的驱动电流不断调谐变化，注入锁定状态的稳定性难以保持，极大的限制了此方案的实际应用。

发明内容

针对现有技术，本发明提供了一种基于光注入锁定的频率调制信号产生的方法，解决了现有注入锁定技术稳定性差，相位不连续，不可调谐的不足，本发明的系统结构简单易实现，可以作为一种稳定的产生宽带可调谐线性频率调制信号的信号发生器。