[发明专利]一种梳距可调的低相位噪声微波频率梳发生器

说明书

本发明公开了一种梳距可调的低相位噪声微波频率梳发生器，由激光器产生的连续光信号进入强度调制器，经微波源调制后产生的调制信号进入强度调制器对激光器产生的连续光进行调制后分成N路光；进行光注入锁定，即由N个DFB激光器锁定不同的谐波分量，然后再分别依次经过一个光延时线和一个长光纤进入相应的光电探测器，产生不同的拍频信号，实现不同倍数的倍频微波信号的产生；每一路微波信号再分别经过放大、滤波后反馈到光强调制器，从而构成了N个相互独立的注入锁定光电振荡环路，最终实现微波频率梳的输出。所有输出之间都有固定的相位关系，相位噪声很低。还可以通过调节每一路的DFB激光器，实现频率间隔不等的多频点信号的输出。

技术领域

本发明涉及一种微波频率梳，尤其涉及一种梳距可调的低相位噪声微波频率梳发生器。

背景技术

微波频率梳由一系列具有一定间隔的离散微波信号构成，可以在一个频段内有多频点的微波信号输出，微波频率梳具有谱线数目多、频率范围宽、谱线间距精密度高等优点，在通信、军事、医疗等方面有广泛的应用，受到国内外研究者的广泛关注。

目前，微波频率梳的产生方法主要包括电学和光学两种，传统的电学方法虽然能够产生带宽为十几GHz的频率梳，但是产生的频率梳的梳距不能灵活调节、幅度不够平坦，且很难向更高频带扩展，而光学方法能够突破传统电学的瓶颈，相比于电学方法获得的微波频率梳具有带宽宽、功率高、噪声小的特点，基于光学产生微波频率梳的方法主要有：光梳外差法、扫描隧道显微镜隧道结中的非线性效应、锁模激光器模式锁定和半导体激光器的非线性动力学态，其中最常用到的是基于光梳外差法，再用光电探测器拍频产生微波频率梳，这种方法结构稳定、易于调谐，但这种方法产生的微波频率梳会有频率抖动、相噪较大的缺陷；利用扫描隧道显微镜隧道结的非线性效应获取的微波频率梳也会有梳距不可调、频率抖动、相噪较大等缺陷，因此，如何产生一个梳距可调且相位噪声较低的微波频率梳显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术，本发明提供了一种梳距可调的低相位噪声微波频率梳发生器，解决了现有微波频率梳产生系统梳距固定且相位噪声较大的问题，同时每路输出之间具有固定的相位关系。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种梳距可调的低相位噪声微波频率梳发生器，由激光器产生的连续光信号进入强度调制器，经微波源调制后产生的调制信号通过第一电耦合器进入强度调制器，所述强度调制器对激光器产生的连续光进行调制后，经一光耦合器分成N路光；每一路光均分别进行光注入锁定，即由N个DFB激光器锁定不同的谐波分量，然后再分别依次经过一个光延时线和一个长光纤进入相应的光电探测器，产生不同的拍频信号，实现不同倍数的倍频微波信号的产生；每一路微波信号再分别经过放大、滤波后经一电耦合器反馈到所述强度调制器，从而构成了N个相互独立的注入锁定光电振荡环路，最终实现微波频率梳的输出。

进一步讲，本发明所述的梳距可调的低相位噪声微波频率梳发生器，其中，通过调节每一路的DFB激光器的波长，进而锁定不同阶次的谐波，最终既可以产生梳距相同的微波频率梳，即每个频率分量间的间隔相等，也可以产生频率分量间的间隔不等的多频点信号的输出。

本发明中，N个相互独立的注入锁定光电振荡环路的结构相同，所述光电振荡环路包括与所述强度调制器连接的所述光耦合器，与所述光耦合器依次连接的偏振控制器、光环形器、光延时线、长光纤、光电探测器、第一微波放大器、滤波器、第二微波放大器、第二电耦合器、第三电耦合器和第一电耦合器连接至所述强度调制器；其中，所述环形器连接有一个DFB激光器；从所述偏振控制器输出的调制光信号通过所述环形器进入所述DFB激光器，注入锁定高次谐波，注入锁定后的光信号依次通过光延时线和长光纤进入所述光电探测器，得到拍频信号；拍频信号依次通过第一微波放大器、滤波器、第二微波放大器、第二电耦合器、第三电耦合器和第一电耦合器反馈到所述强度调制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：