本发明专利技术提供了一种多波长谐波频率时域合成的光学函数信号发生器，包括多波长多频锁模激光器模块1和相位与幅度控制合成模块2。多波长多频锁模激光器模块1是一个具有两个以上的光学振荡回路的锁模激光器，结构中包含两个以上的光学环形支路。各环形支路可产生具有不同波长和不同谐波频率的光子射频信号并输出进入相位与幅度控制合成模块，通过相位与幅度控制模块调节各路信号的相位和幅度后最终可以合成希望的光学函数波形信号。本发明专利技术具有光子射频信号谐波频率产生和分离灵活、信号相位和幅度控制精确、信号波形质量高、系统稳定性良好、操作简单便捷、采用非相干光系统避免干涉引入和噪声扰动的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光通信、光学测量以及光传感技术等领域，尤其是多波长谐波频率时 域合成的光学函数信号发生器。
技术介绍
光学任意函数信号发生器可以产生的光学信号波形有多种类型，如矩形波、三角 波、锯齿波等。可广泛应用于数据信号的码型产生、系统性能检测以及传感网络应用等领 域。 光学任意函数信号发生器就是一种充分发挥光子技术特长和优势，并选择性结合电子 技术特点产生任意波形的装置。近年来，光学函数信号发生器得到了广泛的研宄，总体来 看，实现光学函数波形产生有两种思路： 1、 在光域直接对光谱谱线进行分离、操纵和合成，对分离的每一路谱线的幅度和相位 等参数进行精确的操控最后合成所需的全光函数波形信号。此方法的优点是可以精确控制 各个谱线参数从而合成光学任意函数波形信号，它可以突破"电子瓶颈"制约，在光域直接 获得高重复频率波形信号。但其缺点在于这种方法的系统结构复杂，通常情况下会将光学 梳状谱在波长上通过滤波器或光栅分为n路，并且需要滤波窗口与需要分离的光学梳状谱 波长精确对准，使得谱线的选择和分离工作尤为困难，之后还要对每一路分离出的谱线进 行幅度、相位等的精确操控，这将大大增加了实验操作难度和工作量，其次，该方法系统结 构易受到外界因素(如温度、应力）变化的影响，最终影响到产生的光学函数信号的质量和 系统的稳定性。其中无源滤波器滤波的光学任意函数信号发生器就是采用此方法的典型方 案。 2、 基于调制整形技术结合光学手段来实现光学函数信号的整形产生。此方法是通过基 础的调制手段获得初始信号波形，再整体上利用滤波、移相等手段加以处理从而得到所需 的光学函数波形。这种方法的优点是在操作上简单便捷，可以通过改变调制参数等因素对 产生的信号波形进行及时有效的调节，而且产生的信号波形的频率可以根据调制频率的不 同进行调谐，系统稳定不会受外界因素干扰。这种方法的缺点在于以信号整体频率分量为 对象，不能对每一个光谱分量的相位和幅度进行准确的整形控制，所产生信号的质量难以 保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种多波长谐波频率时域合成的光学函数信号发生器，它 的光子微波多谐波信号产生简便，谐波频率产生和分离灵活、信号相位和幅度控制精确、信 号波形质量高、系统稳定性良好、操作简单便捷，以克服现有技术的不足。 本专利技术是这样实现的：多波长谐波频率时域合成的光学函数信号发生器，包括多波长 多频锁模激光器模块和相位与幅度控制合成模块，多波长多频锁模激光器模块为一个包含 两个以上光学环形支路的光纤环形激光器，其中各支路工作波长不同，且各支路的输出端 分别与相位和幅度控制合成模块的各相应输入端连接。 所述的多波长多频锁模激光器模块的主环路由半导体光放大器、光隔离器、IXn的波 分复用器、nX1的波分复用器、检偏器、光偏振控制器、电光调制器及光偏振控制器依次连 接构成；其中n为大于2的自然数；射频源与电光调制器的射频输入端连接；所述的多波长 多频锁模激光器模块包括两个以上的光学支路，支路的输出端口与一个光偏振控制器的输 入连接，光偏振控制器的输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出 端与光親合器的输入端连接，光親合器包含两个输出端，其中一个输出端与可调光延时线 的输入端连接，另一个输出端则连接到相位与幅度控制合成模块的相应的输入端上，可调 光延时线的输出端与nX1的波分复用器输入端口连接，并通过合路输出端口与主环路连 接，构成一个光纤环形激光器，所有支路均以上述连接方式连接。 所述的相位与幅度控制合成模块包含两个以上的光学支路，其中任意一个支路中，可 调光延时线的输出端与可调光衰减器的输入端连接，可调光衰减器输出端与光学合路器输 入端口连接，；光学合路器合路输出端口与光电探测器输入端连接，信号经过光电探测器检 测并从其输出端输出；可调光延时线的输入端与多波长多频锁模激光器模块的各支路的输 出端对应连接。 所述的IXn的波分复用器为输入端端口数为1、输出端端口数为n的波分复用器；n为 大于2的自然数；所述的nXl的波分复用器为输入端端口数为n、输出端端口数为1的波 分复用器；n为大于2的自然数。 多波长多频锁模激光器模块结构中，每个环形支路都可以从光親合器的一个输出端输 出具有不同波长和不同谐波频率的光子射频信号。 所述的电光调制器为半导体电吸收调制器或铌酸锂强度调制器。 所述的相位与幅度控制合成模块中的光学合路器为nX1的波分复用器或nX1的光耦 合器；n为大于2的自然数。 本专利技术中，多波长多频锁模激光器模块1主环中半导体光放大器Ia自发辐射出波长范 围为冬~2,的宽谱光，而且各环形支路都是具有不同腔长的独立谐振腔，因此各支路内 光场满足谐振腔正反馈和共振条件将决定了一系列起振模式并且起振模式之间的频率间 隔由环路长度决定，即谐振腔腔模是腔内有效折射率，L为环形腔腔长。有 理数谐波锁模技术，即调制频率fm为谐振腔腔模f。的a±c/b(a，b，c为正整数，c<b，且 c与b为互质数)倍，也就是说只要使该谐波分量足够大，或者说腔内能够提供足够的增益， 就可以达到b倍频的脉冲输出。即理论上，多波长多频锁模激光器中调制频率fm=(a±c/b) /；，各支路输出信号的谐波频率厶土d/；。通过分别调节各环形支路中可调光延 时线Ign(n=l，2, 3…)可以改变各路谐波信号的包络延时，即各支路谐振腔腔长发生改变， 最终导致各环形支路谐振腔腔模f。各不相同，最终使各支路产生的不同波长光子射频信号 的谐波频率fk各不相同。恰当选择各环形支路产生的光子射频信号的谐波频率后进入相 位与幅度控制模块2,相位与幅度控制模块2中各支路上的可调光延时线2an(n=l，2, 3…） 对各路谐波信号的包络进行延时，可调光衰减器2bn(n=l，2, 3…）对各光场幅度进行衰减 控制。相比于现有的光学函数信号产生方法而言，各支路独立控制该路光子射频信号相位 与幅度可以消除以信号整体频率分量为对象，不能对每一个谱分离的相位和幅度进行准确 的整形控制的弊端，并且也避免了在空间光路中对光谱分量进行相位和幅度控制的复杂繁 琐，使得本专利技术各光学支路产生的光子射频信号相位与幅度控制精确、系统操作简单便捷、 产生的信号质量高。之后再经过对各支路信号的谐波频率、相位以及幅度等参数精确控制 后各支路光场在光学合路器2c中合成，之后经过光电探测器2d检测，最终得到希望产生的 光学任意函数波形信号。本专利技术整个信号传输过程都在光纤中进行，相比于现有的光学函 数信号产生方法而言，本专利技术系统采用非相干光系统，各环形支路产生的光子射频信号波 长不同，避免了各路在经过延时叠加时出现干涉现象，也避免了干涉现象的引入和干涉噪 声的扰动，同时增强了系统的稳定性。 由于采用了以上技术方案，相比现有的光学函数信号产生方法而言，本专利技术不需进行 复杂的谱线分离和滤波过程，并节省了光学滤波器件的使用，为实现光学函数波形合成所 需的各支路信号的谐波频率可通过直接调节可调光延时线获得，这使本专利技术各支路光子射 频信号的谐波频率产生和分离灵活简便、产生的光学函数信号质量高。本专利技术的光学函数 波形合成采用非相干光系统，避免了干涉引入带来的噪声扰动，同时增强了系统的稳定性， 具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多波长谐波频率时域合成的光学函数信号发生器，包括多波长多频锁模激光器模块（1），相位与幅度控制合成模块（2），其特征在于：多波长多频锁模激光器模块（1）为一个包含两个以上光学环形支路的光纤环形激光器，其中各支路的工作波长不同，且各支路的输出端分别与相位和幅度控制合成模块（2）的各相应输入端连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江阳，贾振蓉，马闯，白光富，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52
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