[发明专利]光电振荡器

说明书

一种光电振荡器，包括：半导体激光器，用于产生光信号；三端口光环形器，包括第一端口、第二端口及第三端口，第二端口连接半导体激光器，用于接收光信号；第一单模光纤，连接第三端口，用于对光信号进行延时；第一光耦合器，用于将延时后的光信号分为束第一光信号及第二光信号；光反馈环路，连接第一端口，用于调节第一光信号的光功率及偏振态，将调节后的第一光信号反馈至半导体激光器，使半导体激光器进入单周期振荡状态；光电振荡环路，用于产生次谐波微波信号，并将第二光信号经光电转换及放大后与次谐波微波信号合束后对半导体激光器进行直接调制。光电振荡器调制效率高，结构简单，提高了输出微波信号稳定性、边模抑制比及相位噪声性能。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光电振荡器。

背景技术

光电振荡器(Optoelectronic Oscillator，OEO)作为光生微波的技术手段之一，具有结构简单、输出信号稳定、相位噪声低等优点，广泛应用在雷达系统、光纤通信系统、微波光子系统、光载无线通信以及高精度测量等领域。

传统的OEO由激光光源，电光调制器，掺铒光纤放大器(Erbium-Doped FiberAmplifier，EDFA)，长光纤，光电探测器，微波功分器，微波放大器，微波带通滤波器等光电子器件构成。为了实现起振，可利用EDFA或微波放大器对光电环路中的光损耗或电损耗进行补偿，以使得光电链路的总增益需大于1，通过微波带通滤波器选模，位于微波带通滤波器中心附近的一个环路本征模式将在光电振荡环路中形成振荡，实现微波信号的输出。

一般来说，传统的OEO通常采用连续波激光外调制技术，而外调制器的使用往往会导致较大的光电链路损耗，需要高增益的电放大器(～60dB)提供增益。同时，若要获得高频谱纯度、低相位噪声的微波信号，需要一段较长的单模光纤来进行信号延时和储能，以提高光电环路的Q值。OEO产生的微波信号的相位噪声随光纤长度的增加而下降，因此，增加单模光纤的长度是提升输出微波信号质量的重要途径之一，但是，随着光纤长度的增加，系统的体积也会增加，此外光电环路中多模起振的模式间隔变小，很难实现单模振荡。基于光注入的OEO主要有以下两种方式：其一、利用主激光器注入到从激光器中，增加从激光器的非线性，使得从激光器的弛豫振荡峰增强，从而在弛豫振荡峰附近获得最高的调制效率；其二、利用半导体激光器的单周期振荡状态，通过光电环路获得较高性能的微波输出。但是方式一中激光器的弛豫振荡频率与偏置电流和工作温度不是线性关系，因此OEO的振荡频率难以实现线性调谐；方式二中大多采用两个激光器，通过主激光器向从激光器中注入，增加了系统的复杂度，尽管有的采用了自注入方式，但是OEO振荡频率的稳定性无法保证。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于现有技术问题，本发明提出一种光电振荡器，用于至少部分解决上述装置结构比较复杂以及输出微波信号不够稳定的技术问题。

(二)技术方案

本发明提供一种光电振荡器，包括：半导体激光器1，用于产生光信号；三端口光环形器2，包括第一端口a、第二端口b及第三端口c，第二端口b连接半导体激光器1，用于接收光信号；第一单模光纤3，连接第三端口c，第一单模光纤3用于对光信号进行延时；第一光耦合器4，用于将延时后的光信号按照第一预设光功率分配比值分为束第一光信号及第二光信号；光反馈环路F，用于调节第一光信号的光功率及偏振态，将调节后的第一光信号反馈至半导体激光器1，以使半导体激光器1进入单周期振荡状态，其中，光反馈环路F的反馈输出端连接第一端口a；光电振荡环路O，用于产生次谐波微波信号，并将第二光信号经光电转换及放大后与次谐波微波信号进行合束得到调制信号，以及根据调制信号对半导体激光器1进行直接调制。

在本发明实施例中，光反馈环路F包括：可调谐光衰减器6，用于调节第一光信号的光功率以及调节半导体激光器1单周期振荡状态的振荡频率；偏振控制器7，用于调节第一光信号的偏振态，其中，偏振控制器7的输入端连接至可调谐光衰减器6，输出端连接至第一端口a。