倍频光电振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种倍频光电振荡器，激光器输出光信号进入电光调制器。电光调制器的输出接光耦合器实现分光，一部分光信号送入偏置控制电路，控制电光调制器的工作点；另一部分光信号经光纤进入光探测器。光探测器将光信号转换为电信号，光探测器的输出端连接两级串连的放大器。串连放大器的输出接一个双工器，双工器的一个端口输出频率为f0的信号，并输出至中心频率为f0的带通滤波器，然后输出至电光调制器的驱动信号端口，形成频率为f0的信号能够谐振的环路；双工器的另一个输出端口输出频率为nf0的信号，然后输出至中心频率为nf0的带通滤波器，得到n倍频的振荡信号。本发明专利技术充分利用光电振荡器中电放大器工作在饱和区的倍频特性，利用较少的器件即可实现振荡信号的倍频，具有很强的实用前景。

Frequency doubling optoelectronic oscillator

The invention discloses a frequency doubling photoelectric oscillator, and a laser output optical signal into an electro-optical modulator. The output of the electro-optic modulator is realized by the optical coupler, and a part of the optical signal is sent to the bias control circuit to control the working point of the electro-optic modulator, and the other part of the optical signal enters the optical detector through the optical fiber. The photodetector converts the optical signal to the electrical signal. The output terminal of the photodetector is connected with the two stage tandem amplifier. The output of a tandem amplifier is connected to a diplexer. One port of the diplexer outputs a signal with a frequency of F0, and output to a band pass filter with a central frequency of F0, and then output to the driving signal port of the electro-optic modulator to form a resonant loop of a signal with a frequency of F0; the output frequency of the other output port of the diplexer. The signal for nf0 is then output to the bandpass filter with a center frequency of nf0, and the N doubling frequency oscillation signal is obtained. The invention makes full use of the frequency doubling characteristic of the electric amplifier in the saturated area, and can realize the frequency doubling of the oscillating signal with less devices, and has a very strong practical prospect.

【技术实现步骤摘要】
倍频光电振荡器
本专利技术涉及光子技术和微波
，尤其涉及一种倍频光电振荡器。
技术介绍
传统的高性能微波信号源大都采用电储能元件例如介质腔振荡器，声储能元件例如石英晶体振荡器构成谐振腔。当介质腔和晶体谐振腔的工作频率超过千兆赫兹时，其品质因数迅速下降，由此产生的微波信号具有较差的相位噪声。光电振荡器利用长光纤，损耗0.2dB/km，实现高Q值的光学环形腔，产生超低相位噪声的振荡信号，并且振荡信号的相位噪声具有不随振荡频率的增加而恶化的优点，在通信、军事等领域有广泛的应用前景。目前，主要研究的光电振荡器，其振荡频率一般处于X波段，在更高频段因受限于电光调制器等器件的带宽，难以通过传统的光电振荡器产生高频信号。为了缓解高频率振荡信号对器件带宽的需要，并且能够充分利用光电振荡器的低相位噪声，国内外很多专家学者开展了倍频光电振荡器的研究。TakahideSakamoto，TetsuyaKawanishiandMasayukiIzuts，CLEO，2005，提出了倍频光电振荡器，在T.Sakamoto等人的方案中，调制器偏置在最小传输点，利用一阶边带拍频实现倍频信号输出，但该方案需要用到电1/2分频器，并且调制器在最小传输点的调制效率太低。M.Shin，V.S.GrigoryanandP.Kumar，ELECTRONICSLETTER，2007，提出了倍频光电振荡器，在M.Shin的方案中，需要用到2个不同波长的激光器，较大的增加了成本，且很难实现长时间稳定。ShilongPanandJianpingYao，IEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS，2009，提出了倍频光电振荡器，在S.Pan等人的方案为了让偏振态调制器的两路输出信号实现不同的强度调制特性，每一路均需要通过一个光检偏器来精确控制使得输出光与输入光的偏振方向呈一定的角度。实现光检偏器通常采用的技术有：采用绝缘层上覆硅技术(Silicon-on-insulator，SOI)来实现；采用在波导内加应力控制的光波导工艺来实现。这些都不是常规的铌酸锂工艺能够实现的。而电光调制器通常采用常规的铌酸锂工艺来实现。因此，光检偏器与光调制器单片集成是很难实现的。目前已经提出的方案有：利用两路不同波长的激光器实现；利用偏振态调制器实现；利用双平行MZM调制器；利用马赫曾德尔调制器的半波电压偏置点实现载波抑制等，上述方法都能够实现倍频信号的产生，但是其相位噪声较基频信号恶化较多，主要是由于额外增加的光学器件，如激光器，偏振态调制器等，然后要使增加的器件稳定可靠的工作又需要其他的元器件，很大程度上增加了系统的成本及链路的复杂度。若直接对传统光电振荡器的输出信号进行倍频，则首先需要将输出信号放大，然后将大功率信号送入倍频器以产生倍频信号，再经过滤波器将所需信号滤出。这样的结构需要较大的成本，并且输出倍频信号相位噪声恶化的风险也随着使用有源器件的增加而变大。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种结构简单、成本低且易于稳定控制的倍频光电振荡器。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种倍频光电振荡器，包括激光器，电光调制器，光耦合器，偏置控制电路，光纤，光探测器，第一级放大器，第二级放大器，双工器，中心频率为f0的带通滤波器，中心频率为nf0的带通滤波器；激光器输出光信号进入电光调制器，电光调制器的输出端接光耦合器实现分光；一部分光信号送入偏置控制电路，偏置控制电路利用接收到的光信号控制电光调制器的工作点；另一部分光信号经光纤进入光探测器，光探测器将光信号转换为电信号输出，在光探测器的输出端连接两级串联的放大器，第一级放大器和第二级放大器；第二级放大器输出端连接双工器，双工器的L端连接中心频率为f0的带通滤波器，中心频率为f0的带通滤波器输出端连接至电光调制器的驱动信号端口，形成频率为f0的信号能够谐振的环路；双工器的H端口连接至中心频率为nf0的带通滤波器，得到n倍频振荡信号。进一步地，所述第二级放大器工作与饱和状态，产生谐波分量。进一步地，所述双工器的L端口输出频率为f0的信号，H端口输出频率为nf0的信号。进一步地，所述倍频光电振荡器还包括电耦合器，鉴相器，稳定振荡源，环路滤波器，电移相器；电耦合器耦合出频率为f0信号，与稳定振荡源产生的信号通过鉴相器进行鉴相，鉴相器输出端连接至环路滤波器，环路滤波器根据鉴相器的输出信号实现对电移相器的控制。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点：充分利用光电振荡器中电放大器工作在饱和区的倍频特性，利用较少的器件即可实现振荡信号的倍频，具有很强的实用前景。附图说明图1是本专利技术所述的倍频光电振荡器示意图；图2是本专利技术的锁相方案示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述的倍频光电振荡器，包括恒定光功率输出激光器1，电光调制器2，光耦合器3，偏置控制电路4，长光纤5，光探测器6，第一级放大器7，第二级放大器8，双工器9，中心频率为f0的带通滤波器10，中心频率为nf0的带通滤波器11。本文中，nf0均表示n倍f0，n为整数。激光器1输出恒定的光功率，输出光信号进入电光调制器2，在电光调制器2的输出端接光耦合器3，实现分光。一部分光信号送入偏置控制电路4，偏置控制电路4利用接收到的光信号控制电光调制器2的工作点。耦合器3输出的另一部分光信号经光纤5进入光探测器6，光探测器6将光信号转换为电信号输出，在光探测器6的输出端连接两级串联的放大器，第一级放大器7提供很大的增益，补偿链路中各种器件带来的损耗；第二级放大器8工作在饱和区，使振荡信号的幅度稳定，并且实现倍频；第二级放大器8输出端连接双工器9，双工器9的L端口输出频率为f0的信号；双工器9的L端口连接至中心频率为f0的带通滤波器10，滤除频率为f0的信号之外的杂散信号，中心频率为f0的带通滤波器10输出端连接至电光调制器2的驱动信号端口，形成闭环，使环路振荡于f0频率。由于第二级放大器8工作在饱和区，其输出端含有丰富的谐波分量，则双工器9的H端口输出频率为nf0的信号，并且输出的频率为nf0的信号功率较大。在双工器9的H端口连接中心频率为nf0的带通滤波器11，即可得到相位噪声较好的n倍频振荡信号。如图2所示为锁相倍频方案，在本专利技术的基础上增加了电耦合器12，鉴相器/鉴频鉴相器13，稳定振荡源14，环路滤波器15，电移相器16。可以利用环路振荡信号与外部稳定频率源鉴相，并根据鉴相器的输出信号通过控制电路来稳定振荡器的谐振频率，提升光电振荡器的频率稳定性。通过电耦合器12耦合出部分环路振荡的频率为f0信号，与稳定振荡源14产生的信号通过鉴相器/鉴频鉴相器13进行鉴相，鉴相器/鉴频鉴相器13输出端连接至环路滤波器15，环路滤波器15根据鉴相器/鉴频鉴相器13的输出信号实现对电移相器16的控制，提升环路振荡信号的稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倍频光电振荡器，其特征在于：包括激光器(1)，电光调制器(2)，光耦合器(3)，偏置控制电路(4)，光纤(5)，光探测器(6)，第一级放大器(7)，第二级放大器(8)，双工器(9)，中心频率为f0的带通滤波器(10)，中心频率为nf0的带通滤波器(11)；激光器(1)输出光信号进入电光调制器(2)，电光调制器(2)的输出端接光耦合器(3)实现分光；一部分光信号送入偏置控制电路(4)，偏置控制电路(4)利用接收到的光信号来控制电光调制器(2)的工作点；光耦合器(3)输出的另一部分光信号经光纤(5)进入光探测器(6)，光探测器(6)将光信号转换为电信号输出，在光探测器(6)的输出端连接两级串联的放大器，第一级放大器(7)和第二级放大器(8)；第二级放大器(8)输出端连接双工器(9)，双工器(9)的L端口连接中心频率为f0的带通滤波器(10)，中心频率为f0的带通滤波器(10)输出端连接电光调制器(2)的驱动信号端口，形成闭环，使环路振荡于f0频率；双工器(9)的H端口连接中心频率为nf0的带通滤波器(11)，得到振荡信号的n倍频信号。

【技术特征摘要】
1.一种倍频光电振荡器，其特征在于：包括激光器(1)，电光调制器(2)，光耦合器(3)，偏置控制电路(4)，光纤(5)，光探测器(6)，第一级放大器(7)，第二级放大器(8)，双工器(9)，中心频率为f0的带通滤波器(10)，中心频率为nf0的带通滤波器(11)；激光器(1)输出光信号进入电光调制器(2)，电光调制器(2)的输出端接光耦合器(3)实现分光；一部分光信号送入偏置控制电路(4)，偏置控制电路(4)利用接收到的光信号来控制电光调制器(2)的工作点；光耦合器(3)输出的另一部分光信号经光纤(5)进入光探测器(6)，光探测器(6)将光信号转换为电信号输出，在光探测器(6)的输出端连接两级串联的放大器，第一级放大器(7)和第二级放大器(8)；第二级放大器(8)输出端连接双工器(9)，双工器(9)的L端口连接中心频率为f0的带通滤波器(10)，中心频率为f0的带通滤波器(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春，徐玮杰，王子晔，吴建辉，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32