[发明专利]一种基于光电振荡环路结构的双啁啾波形信号发生器

权利要求书

1.一种基于受激布里渊散射效应和光电振荡环路结构的双啁啾波形信号发生器，其特征在于：

(1)由第一激光器、第一光耦合器、光相位调制器、光隔离器、高非线性光纤、光环行器、掺铒光纤放大器、第一光滤波器、第二光耦合器、光电探测器、射频放大器、射频功分器、低通滤波器、第二激光器、马赫-曾德尔调制器、第二光滤器、任意波形发生器、直流稳压电源组成；其中，第一激光器、第一光耦合器、光相位调制器、光隔离器、高非线性光纤、光环行器、掺铒光纤放大器、第一光滤波器、第二光耦合器、光电探测器、射频放大器、射频功分器和低通滤波器构成光电振荡环路；

(2)第一激光器输出频率为f_c的光信号被第一光耦合器分成两个支路，其中一个支路的光信号进入到掺铒光纤放大器中，记为第一支路101；另一支路的光信号进入到光相位调制器中作为光载波，记为第二支路201；第一支路101的光信号经过掺铒光纤放大器进行功率放大后，通过光环形器的1端口进入到高非线性光纤中作为受激布里渊散射效应的泵浦光；第二支路201的光载波被来自射频功分器的输出信号调制，相位调制会在光载波的两边形成功率相等的调制边带，调制后的光信号通过光隔离器后进入高非线性光纤中；当环行器1端口输入的频率f_c的泵浦光达功率达到高非线性光纤的布里渊阈值时，在高非线性光纤中会发生受激布里渊散射效应，受激布里渊散射效应会产生增益谱和损耗谱；增益谱出现在泵浦光的下变频区，损耗谱出现在泵浦光的上变频区，增益谱和损耗谱的中心频率与泵浦光的频率差定义为布里渊频移f_b；经过受激布里渊散射效应后，光相位调制信号的下边带被放大，上边带被抑制，经过受激布里渊散射后的光调制信号从环行器的3端口输出到第一光滤波器中；第一光滤波器为带通滤波器，通带为光载波和负一阶边带之间；

(3)第二激光器发出频率同为f_c的光载波输入到马赫-曾德尔调制器中作为第三支路，记为支路301；马赫-曾德尔调制器工作在光载波抑制的双边带调制状态；任意波形发生器用于发出一个单啁啾的基频调制信号f_cHirp，作为马赫-曾德尔调制器的射频调制信号，忽略高阶边带的影响，两个一阶边带的频率为f_c±f_cHirp，每个调制边带都是线性啁啾的扫频光边带，每个调制边带的扫频带宽和扫频周期与任意波形发生器产生的单啁啾信号的扫频带宽和扫频周期相同；

(4)第二光滤波器选出下变频的调制边带，抑制其他光谱分量，将第二光滤波器输出的扫频光信号记为f_FS＝f_c-f_cHirp；第二光滤波器的输出信号在第二光耦合器中与第一光滤波器的输出信号耦合为一路信号，合路后的光信号有三个光谱分量，分别是光载波f_c、光相位调制信号的负一阶边带f_c-f_b和扫频光信号f_FS；第二光耦合器的输出光被送到光电探测器中拍频，光电探测器输出各个光谱分量的差频，产生的射频信号频谱分量有三个组成部分，即定频分量和两个啁啾分量f₁、f₂；其中，

(5)光电探测器输出的射频信号经过射频放大后被射频功分器分成功率相等的两路电信号，一路反馈回光相位调制器中形成闭合回路，记为支路401；当射频放大器的增益足够大，使得光电振荡器环路的开环增益大于1时，射频信号将在光电振荡器环路中形成稳定振荡，在系统达到稳态时射频功分器的两个输出端口都能够持续输出一定功率的射频信号；另一路电信号作为系统的输出信号，输入到低通滤波器中，记为支路501；低通滤波器的截止频率设置在啁啾信号的最高频率与布里渊频移之间，用于滤除射频信号中的定频分量，从而得到双啁啾波形信号。

2.如权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射效应和光电振荡环路结构的双啁啾波形信号发生器，其特征在于：射频功分器的输出信号最初来自射频放大器的本底噪声。