一种利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置,包括锁模高重频脉冲激光器,光电二极管、窄带滤波器、低噪高增益放大器和饱和放大器;所述的锁模高重频脉冲激光器的输出光射向所述的光电二极管,所述的光电二极管、窄带滤波器、低噪高增益放大器和饱和放大器经同轴微波线依次连接。本发明专利技术不但是一种新颖、可靠的光生微波源的技术,而且能够解决激光与微波的时间同步和微波远距离稳定传输问题。结构更加简单,微波稳定性好、实用性强。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置,包括锁模高重频脉冲激光器,光电二极管、窄带滤波器、低噪高增益放大器和饱和放大器;所述的锁模高重频脉冲激光器的输出光射向所述的光电二极管,所述的光电二极管、窄带滤波器、低噪高增益放大器和饱和放大器经同轴微波线依次连接。本专利技术不但是一种新颖、可靠的光生微波源的技术,而且能够解决激光与微波的时间同步和微波远距离稳定传输问题。结构更加简单,微波稳定性好、实用性强。【专利说明】利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置
本专利技术属于光电子学领域,是利用激光器输出的超短激光脉冲直接产生低相位噪 声的微波信号源。它不但是一种直接产生微波信号的方法,而且可以解决光电子应用领域 中激光与微波的时间同步问题和微波远距离传输问题。
技术介绍
在很多应用中,需要激光脉冲与微波信号有良好的时间同步关系。比如,由激光驱 动的光阴极微波电子源;泵浦探测和自由电子激光等。激光与微波的同步,是通过锁相环技 术实现。上述方法同步后二者之间的时间抖动,不但决定于锁相环路的灵敏度,同时也有赖 于激光与微波的稳定性。目前,二者间同步后的时间抖动尚不能满足某些尖端应用的要求。 传统的高频微波信号源,是将晶振源产生的低频微波信号通过复杂的电子电路逐 级倍频、放大得到一电生微波技术。微波信号的远距离传输,一般是通过同轴电缆传输, 或在空气中传输。损耗大、环境影响大,难以控制和反馈。因此,电生微波技术,遇到越来越 多难以克服的技术困难。 近年来随着激光技术的发展和进步,有人提出了光生微波技术。根据具体的技术 细节,光生微波技术有三种实现途径:第一种通过两个独立单频激光器产生的两束激光进 行拍频,微波信号的频率是这两束激光频率之差。两个激光光源的相位必须锁定,需要注入 锁定技术或锁相环技术,也需要一个高稳定微波参考信号源;第二种光生微波技术,将一束 激光通过外部调制产生边带,利用边带的差频效应得到高频微波,该技术不需要锁相环,但 也需要一个高稳定微波参考信号源;第三种光生微波技术,通过使用一个谐振腔激光器输 出单纵模双波长,对此双波长输出直接进行拍频,可得到光生微波信号。 上述三种光生微波方法,实质上都是利用两个波长、相位差锁定的激光拍频得到。 本专利申请提出了一种不同的光生微波方法,利用锁模、高重频激光脉冲的高次谐波直接 滤波、放大,产生微波信号。方法更加简单、稳定性和实用性更强。因为微波是由激光直接 转换所得,微波与激光有天然的时间同步关系,可以彻底解决尖端应用中的微波与激光的 时间抖动问题。微波的远距离传输,可以转换为激光的远距离传输,在远端微波应用现场, 利用本申请的装置,将激光转换为微波,解决了微波的远距离传输问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足,提出了一种利用锁模激光高重复频 率脉冲产生微波信号的装置,利用锁模、高重频脉冲激光,滤出高次谐波、放大产生微波。 本专利技术的解决方案如下: -种利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置,其特点在于,包括锁模 高重频脉冲激光器,光电二极管、窄带滤波器、低噪高增益放大器和饱和放大器; 所述的锁模高重频脉冲激光器的输出光射向所述的光电二极管,所述的光电二极 管、窄带滤波器、低噪高增益放大器和饱和放大器经同轴微波线依次连接。 在所述的锁模高重频脉冲激光器和光电二极管之间还设置有分光镜。 本专利技术工作过程如下: 锁模高重复频率激光脉冲通过快速光电二极管转变为电信号,窄带滤波器从电信 号中滤出需要的某一级高次谐波,通过低噪声高增益放大器和饱和放大器两级放大,得到 低相噪、幅度稳定的高频微波信号。 本专利技术原理如下: 锁模高重频脉冲激光器输出的超短激光脉冲重复频率为匕,照射快速光电二极 管,使光信号变为频率为电信号。锁模激光脉冲很短,可以达到飞秒量级。快速光电二 极管相应时间短,在时间域,由光信号转变得到的电信号也是频率为匕的超短电脉冲信号。 在频率域,频率为Fi的超短电脉冲信号包含有多级高次谐波n XFi (η = 1,2, 3……)。理论 上,η可以无穷大。但是,考虑到电信号的实际宽度和高次谐波的幅度,η可以取值到近100。 选定窄带滤波器的中心频率到需要的nfi (η/100),窄带滤波器过滤掉其他谐波成分,仅仅 通过需要的n#成分。仏匕谐波成分经过低噪高增益放大器功率放大后,再经过饱和放大 器进一步饱和放大,提1?微波的幅度稳定性。 与现有技术相比,本专利技术的有益效果如下: 与传统的电生微波技术相比,产生的微波与激光有天然的时间同步关系,可以解 决微波与激光的时间抖动和微波的远距离稳定传输问题;与其他光生微波技术相比,结构 更加简单,微波稳定性好、实用性强。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置。 图2是示波器采集的激光脉冲经过光电二极管后得到的电信号(实验结果)。 图3是激光与微波同步示意图。 【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明,但不应以此限制本专利技术的保护范 围。 请先参阅图1,图1是本专利技术利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置, 如图所示,一种利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置,包括锁模高重频脉冲 激光器1,光电二极管2、窄带滤波器3、低噪高增益放大器4和饱和放大器5 ;所述的锁模高 重频脉冲激光器1的输出光射向所述的光电二极管2,所述的光电二极管2、窄带滤波器3、 低噪高增益放大器4和饱和放大器5经同轴微波线依次连接。 在所述的锁模高重频脉冲激光器1和光电二极管2之间还设置有分光镜6,如图3 所示,微波源自激光振荡器,激光与微波有天然的同步关系,二者间不再有时间抖动问题。 本实施例中商用美国相干公司的锁模激光振荡器的脉冲重复频率为81. 6MHz, 脉冲宽度37飞秒;经过10G的光电二极管变为电信号(见图2),电信号通过中心频率为 2856MHz的窄带滤波器检出电信号中的35次谐波;首先经低噪、高增益放大器将谐波放大; 再经过饱和放大器可以将功率放大到lOdbm左右,达到一般微波源的功率水平。【权利要求】1. 一种利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置,,其特征在于,包括锁模高 重频脉冲激光器(1),光电二极管(2)、窄带滤波器(3)、低噪高增益放大器(4)和饱和放大 器(5); 所述的锁模高重频脉冲激光器(1)的输出光射向所述的光电二极管(2),所述的光电 二极管(2)、窄带滤波器(3)、低噪高增益放大器(4)和饱和放大器(5)经同轴微波线依次 连接。2. 根据权利要求1所述的利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置,其特征 在于,在所述的锁模高重频脉冲激光器(1)和光电二极管(2)之间还设置有分光镜(6)。【文档编号】H01S1/02GK104103997SQ201410351495【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日 【专利技术者】刘圣广, 朱鹏飞, 傅费超, 向导 申请人:上海交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用锁模激光高重复频率脉冲产生微波信号的装置,,其特征在于,包括锁模高重频脉冲激光器(1),光电二极管(2)、窄带滤波器(3)、低噪高增益放大器(4)和饱和放大器(5);所述的锁模高重频脉冲激光器(1)的输出光射向所述的光电二极管(2),所述的光电二极管(2)、窄带滤波器(3)、低噪高增益放大器(4)和饱和放大器(5)经同轴微波线依次连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:刘圣广,朱鹏飞,傅费超,向导,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:上海;31
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