自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法技术

本发明专利技术提供了一种自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法，属于微波光子学技术领域。该多模光电振荡器包括：激光器、强度调制器、电调延时光纤、掺铒光纤放大器、光电探测器、电放大器以及功分器；所述激光器与所述强度调制器连接，所述强度调制器、掺铒光纤放大器、光电探测器、电放大器以及功分器依次首尾连接形成环路，所述电调延时光纤用于连接所述强度调制器与所述掺铒光纤放大器。本发明专利技术可以使产生的多模信号的自由光谱范围周期性变化，并且是多模信号的自由光谱范围可快速连续调节。

Multimode Photoelectric Oscillator with Adjustable Free Spectrum Range and Multimode Signal Generation Method

【技术实现步骤摘要】
自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法
本专利技术涉及微波光子学
，尤其涉及一种自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法。
技术介绍
光电振荡器作为一种新型的微波信号发生器，能够产生微波频率高，Q值高的低相噪高品质的信号并且具有可调谐性以及光电两种输出，是一种理想型的微波信号发生器。随着技术的发展，光电振荡器也衍生出了一些新的应用，比如运用多模光电振荡器进行信道化以及弱信号的探测等。2009年，V.J.Urick等人在自己的研究中提出了一种多模光电振荡器的结构，提出了将多模光电振荡器用于射频信号的信道化，可用于光信号处理技术。2010年，PreetpaulS.Devgan,等人提出了用多模光电振荡器实现弱信号的探测与选择性地放大。由此可见，多模光电振荡器正逐渐走入人们的视野中引起人们的注意。然而现有的多模光电振荡器所产生的多模信号的自由光谱范围基本都是固定的不变的，已经不能够满足现实应用的需求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种自由光谱范围可调的多模光电振荡器，包括：激光器1、强度调制器2、电调延时光纤3、掺铒光纤放大器4、光电探测器5、电放大器6以及功分器7；所述激光器1与所述强度调制器2连接，所述强度调制器2、掺铒光纤放大器4、光电探测器5、电放大器6以及功分器7依次首尾连接形成环路，所述电调延时光纤3连接所述强度调制器2与所述掺铒光纤放大器4。在一些实施例中，所述激光器1与所述强度调制器2之间以及所述掺铒光纤放大器4与所述光电探测器5之间均通过光纤连接。在一些实施例中，所述光电探测器5、电放大器6、功分器7以及强度调制器2之间通过电缆连接。在一些实施例中，所述电调延时光纤3为具有光学非线性的高Q值微波储能元件，其接入线路中的长度可连续调节，长度为数厘米至数十千米；所述电调延时光纤3用于稳定输出，产生高灵敏度的周期波形。在一些实施例中，所述电调延时光纤3的变化周期与信号在所述多模光电振荡器环路中传输一周的延时相匹配，满足傅里叶域锁模条件：nT＝Tr其中，n是正整数，T是电调延时光纤长度的变化周期，Tr是信号在所述多模光电振荡器环路中传输一周的延时。在一些实施例中，所述多模光电振荡器的自由光谱范围由所述多模光电振荡器环路的长度以及光纤折射率决定，具体公式为：其中，n是光纤折射率，c是真空中的光速，L是多模光电振荡器环路的长度。在一些实施例中，在所述光纤折射率n不变时，通过调节所述电调延时电路3的长度，改变所述多模光电振荡器环路的长度L，实现所述多模光电振荡器自由光谱范围可调。在一些实施例中，所述多模光电振荡器环路的色散为零，以使不同频率的信号在所述环路中具有相同的延时。在一些实施例中，所述强度调制器2用于调制所述激光器1发出的光信号；所述掺铒光纤放大器4用于对所述电调延时光纤3传送的光信号进行放大；所述光电探测器5用于将所述掺铒光纤放大器4传送的光信号转换为电信号；所述电放大器6用于将所述光电探测器5传送的电信号进行放大；所述功分器7用于将光电放大器6传送的电信号分为两部分，一部分用于输出，一部分用于反馈至强度调制器2。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种采用上述实施例所提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器产生多模信号的方法，所述方法包括：激光器1发出光信号并传输至强度调制器2；所述强度调制器2对所述光信号进行强度调制后，经过电调延时光纤3传送给掺铒光纤放大器4；所述掺铒光纤放大器4将所述经过强度调制的光信号进行放大后，传输至光电探测器5；所述光电探测器5将所述放大后的光信号转换为电信号，传输至电放大器6；所述电放大器6将所述电信号放大，经功分器7输出，并反馈回强度调制器2的射频端口形成环路；当所述激光器1发出的光信号在所述环路中产生的增益高于在所述环路产生的损耗时，所述多模光电振荡器处于起振状态，产生多模信号；调节所述电调延时光纤3的长度以调节所述多模信号的自由光谱范围。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本专利技术提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法，在多模光电振荡器的典型结构的基础上，引入了傅里叶域锁模技术，通过控制电调延时光纤的长度变化周期与信号在光电振荡器环路中传输一周的延时相匹配，满足傅里叶域锁模条件，实现多模光电振荡器的输出的多模信号的自由光谱范围周期性变化；(2)本专利技术提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器及多模信号产生方法，可以通过调节电调延时光纤的长度，改变多模光电振荡器环路的长度，得到自由光谱范围可以任意连续调节的多模信号。附图说明图1为本专利技术实施例提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器的多模信号产生方法的流程图。上述附图中，附图标记含义具体如下：1-激光器；2-强度调制器；3-电调延时光纤；4-掺铒光纤放大器；5-光电探测器；6-电放大器；7-功分器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。根据本专利技术的一个方面，提供了一种自由光谱范围可调的多模光电振荡器，如图1所示，图1为本专利技术实施例提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器的结构示意图，该自由光谱范围可调的多模光电振荡器包括：激光器1、强度调制器2、电调延时光纤3、掺铒光纤放大器4、光电探测器5、电放大器6以及功分器7；其中：激光器1与所述强度调制器2连接，强度调制器2、掺铒光纤放大器4、光电探测器5、电放大器6以及功分器7依次首尾连接形成环路，电调延时光纤3连接强度调制器2与掺铒光纤放大器4。其中，电调延时光纤3为具有光学非线性的高Q值微波储能元件，其接入线路中的长度可连续调节，长度为数厘米至数十千米，用于稳定输出，产生高灵敏度的周期波形。在本实施例中，激光器1与强度调制器2之间以及掺铒光纤放大器4与光电探测器5之间均通过光纤连接；光电探测器5、电放大器6、功分器7以及强度调制器2之间通过电缆连接。在本实施例中，电调延时光纤3的变化周期与信号在所述多模光电振荡器环路中传输一周的延时相匹配，满足傅里叶域锁模条件：nT＝Tr其中，n是正整数，T是电调延时光纤长度的变化周期，Tr是信号在所述多模光电振荡器环路中传输一周的延时。本专利技术提供的自由光谱范围可调的多模光电振荡器在多模光电振荡器的典型结构的基础上，引入了傅里叶域锁模技术，通过使电调延时光纤的长度变化周期与信号在光电振荡器环路中传输一周的延时相匹配，满足傅里叶域锁模条件，实现多模光电振荡器的输出的多模信号的自由光谱范围周期性变化。在本实施例中，多模光电振荡器的自由光谱范围由多模光电振荡器环路的长度以及光纤折射率决定，具体公式为：其中，n是光纤折射率，c是真空中的光速，L是多模光电振荡器环路的长度。由上述可知，在光纤折射率n不变时，可以通过调节电调延时光纤3的长度来改变多模光电振荡器环路的长度L，实现快速连续调节多模光电振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自由光谱范围可调的多模光电振荡器，其特征在于，包括：激光器(1)、强度调制器(2)、电调延时光纤(3)、掺铒光纤放大器(4)、光电探测器(5)、电放大器(6)以及功分器(7)；所述激光器(1)与所述强度调制器(2)连接，所述强度调制器(2)、掺铒光纤放大器(4)、光电探测器(5)、电放大器(6)以及功分器(7)依次首尾连接形成环路，所述电调延时光纤(3)连接所述强度调制器(2)与所述掺铒光纤放大器(4)。

【技术特征摘要】
1.一种自由光谱范围可调的多模光电振荡器，其特征在于，包括：激光器(1)、强度调制器(2)、电调延时光纤(3)、掺铒光纤放大器(4)、光电探测器(5)、电放大器(6)以及功分器(7)；所述激光器(1)与所述强度调制器(2)连接，所述强度调制器(2)、掺铒光纤放大器(4)、光电探测器(5)、电放大器(6)以及功分器(7)依次首尾连接形成环路，所述电调延时光纤(3)连接所述强度调制器(2)与所述掺铒光纤放大器(4)。2.根据权利要求1所述的自由光谱范围可调的多模光电振荡器，其特征在于，所述激光器(1)与所述强度调制器(2)之间以及所述掺铒光纤放大器(4)与所述光电探测器(5)之间均通过光纤连接。3.根据权利要求1所述的自由光谱范围可调的多模光电振荡器，其特征在于，所述光电探测器(5)、电放大器(6)、功分器(7)以及强度调制器(2)之间通过电缆连接。4.根据权利要求1所述的自由光谱范围可调的多模光电振荡器，其特征在于，所述电调延时光纤(3)为具有光学非线性的高Q值微波储能元件，其接入线路中的长度可连续调节，长度为数厘米至数十千米；所述电调延时光纤(3)用于稳定输出，产生高灵敏度的周期波形。5.根据权利要求4所述的自由光谱范围可调的多模光电振荡器，其特征在于，所述电调延时光纤(3)的长度变化周期与信号在所述多模光电振荡器环路中传输一周的延时相匹配，满足傅里叶域锁模条件：nT＝Tr其中，n是正整数，T是电调延时光纤长度的变化周期，Tr是信号在所述多模光电振荡器环路中传输一周的延时。6.根据权利要求1所述的自由光谱范围可调的多模光电振荡器，其特征在于，所述多模光电振荡器的自由光谱范围由所述多模光电振荡器环路的长度以及光纤折射率决定，具体公式为：其中，n是光纤折射率，c是真空中的光速，L是多模光电振荡器环路的长度。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，王光强，郝腾飞，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11