[发明专利]基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置及方法

权利要求书

1.一种基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置，其特征在于，包括信号发生模块、光电反馈模块以及控制模块；

所述信号发生模块，用于将垂直腔面半导体激光器发出的光束信号分为两部分，其中，一部分光电信号进入光电反馈模块，另一部分光电信号经分光器分量分离，并经光电反馈模块滤除干扰信号；

所述光电反馈模块，用于接收信号发生模块的光电信号，并滤除干扰信号，将光电信号反馈回垂直腔面半导体激光器，形成光电反馈；

所述控制模块，用于调节所述垂直腔面半导体激光器的偏置电流和温度；

所述信号发生模块包括依次连接的垂直腔半导体激光器、光隔离器、第一非球面透镜、偏振控制器以及光分器，所述光分器与光电反馈模块连接；

所述光电反馈模块包括与所述光分器连接的第二非球面透镜、与所述第二非球面透镜连接的光纤直准器、与所述光纤直准器连接的第一光电耦合器、分别与第一光电耦合器连接的第一光电隔离器和第二光电隔离器、与所述第一光电隔离器连接的第三光电耦合器、与所述第三光电耦合器连接的第一光电探测器、与所述第二光电隔离器连接的第四光电耦合器、与第四光电耦合器连接的第二光电探测器、分别与第一光电探测器和第二光电探测器连接的第五光电耦合器、与所述第五光电耦合器连接的电放大器、与所述电放大器连接的电衰减器以及与所述电衰减器连接的射频偏置器；

所述第一光电探测器和第二光电探测器中两路光电信号相位差的表达式如下：

ΔΦ＝ΔΦ₀+ΔΦ_s

其中，ΔΦ表示第一光电探测器和第二光电探测器两路信号的相位差，ΔΦ₀表示初始相位差，ΔΦ_s表示传导光纤的相位变化量，l表示传导光纤长度，β表示传导光纤的传播常量，r表示传导光纤纤芯的半径,n表示传导光纤纤芯的折射率。

2.根据权利要求1所述的基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置，其特征在于，所述第一光电探测器与第三光电耦合器通过传感光纤连接；所述第二光电探测器与第四光电耦合器通过传导光纤连接。

3.根据权利要求2所述的基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置，其特征在于，所述第三光电耦合器、第四光电耦合器、传感光纤以及传导光纤构成抗扰结构。

4.根据权利要求3所述的基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置，其特征在于，所述第一光电探测器接收光电信号的时间的表达式如下：

t₁＝(L₁+L₂-R)n/c

其中，t₁表示第一光电探测器接收光电信号的时间，c表示光电信号在真空中传播的速度，n表示传导光纤纤芯的折射率，L₁和L₂分别表示传感光纤和传导光纤的长度，R表示扰动信号；

所述第二光电探测器接收光电信号的时间的表达式如下：

t₂＝Rn/c

其中，t₂表示第二光电探测器接收光电信号的时间。

5.根据权利要求4所述的基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置，其特征在于，所述垂直腔半导体激光器的中心波长为850nm；所述第一光电探测器和第二光电探测器均为12GHz宽带光电探测器。

6.根据权利要求5所述的基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置，其特征在于，所述控制模块采用Labview的编程控制系统。

7.一种如权利要求1-6所述的基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生装置的宽带微波信号产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述垂直腔面半导体激光器发射的光依次通过光隔离器、第一非球面透镜和偏振控制器进入光分器；

S2、利用光分器分离两个偏振分量，并通过单模光纤发送至第二非球面透镜，依次经第二非球面透镜、光纤直准器、第一光电耦合器发送至抗扰结构；

S3、利用抗扰动结构滤除干扰信号，经电放大器依次发送至电衰减器和射频偏置器；

S4、经射频偏置器反馈回垂直腔面半导体激光器，形成光电反馈，完成基于垂直腔半导体激光器的宽带微波信号产生。