自注入锁定锁相环光电振荡器制造技术

本发明专利技术公开的内容涉及到一种维持射频(RF)调制光信号的电路(100)。该电路可以包括具有可供部分光信号传播的光纤延迟线(130)的自注入锁定组件(107)。该电路还包含一个具有至少两条不同长度的可供另外部分光信号传播光纤延迟线(120,140)的自锁相环组件(109)；以及包括一个被耦合到至少两条光纤电缆的相位探测器(150)，该相位探测器用于确定在各自的光纤电缆中传播的信号之间的相位差。该电路可以进一步包括压控振荡器(110)，用于产生稳定的振荡信号来响应自注入锁定组件和自锁相环组件中每一个产生的信号，该稳定的振荡信号用于稳定光信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是基于美国专利申请US13/760,767,申请日是2013年2月6日，并且基于 申请日为2012年12月28日的美国临时专利申请US61/746, 919的专利技术创造，上述专利申 请公开的内容作为本申请的参考。
技术介绍
本专利技术公开内容涉及一种用于控制光电振荡器（"0E0"）的系统和方法。在优选 的实施方案中，光电振荡器能够产生重复的电子正弦波或任意波和/或连续的电调制波或 脉冲光信号。 光电振荡器是光学和电子的混合装置，在射频和微波频率下，通过光调制来产生 用于输出的振荡的电信号，与传统的射频和微波信号源的比较，可以表现出窄光谱线宽和 超低相位噪声。光学谐振器本质上可以支持光的共振模式的变化，该模式称被为回音壁模 式（WGMs)，因此许多振荡模式可以在光电振荡器中维持很长时间，主动再生反馈回路的增 益补偿且超过了环路损耗。 一般来说，除了电源直流（DC)功率形式的能量外，光电振荡器从光源处，如激光 器，获得栗浦持续功率。能量通过滤波机构被转化成射频（RF)和微波信号。在相同的延 迟时间下，与传统的电子延迟元件相比，光电振荡器通常表现出低损耗、低温度敏感性的特 点，并且能够以相对较小的尺寸实现。与电子振荡器相比，无论是从短期还是长期来说，这 些优点通常使得光电振荡器拥有高的品质因数和更好的稳定性。 光电振荡器通常使用调制器，如光调制器，将来自激光器的持续的光能量转换成 稳定调制的、频谱纯净的光信号（例如，射频信号、微波信号）。从激光器发出的能量经过调 制器，然后回馈到自身。首先，光信号需要传输通过延迟线（例如，光纤电缆）。穿过延迟线 的光信号被光电探测器探测并转换成电信号。光电探测器输出的电信号在一个闭环中被放 大、滤波并且反馈回调制器。在满足馈送到调制器的电反馈信号满足它自身在振幅和相位 上的一些振荡条件的情况下，这种构造能够支持自持续振荡。光电振荡器输出的频率受控 于一些因素，例如，光纤延迟长度、调制器的工作条件和用来过滤振荡信号的滤波器的带通 特性。 维持任何振荡器中的纯正弦振荡信号的一个重要方面是从周围来源中过滤持续 信号，持续信号来自于促进近端载波相位噪声的周围来源。相位噪声的减少可以通过多种 方法实现。 -些光电振荡器通过用注入锁定（IL)强制振荡的方式来减少相位噪声。在注入 锁定振荡器中，稳定的主振荡器将不太稳定的从属振荡器拉到主振荡器的谐振频率中，谐 振频率包含在被称为频率锁定范围的频率失谐范围内。将从属振荡器的频率拉到主振荡器 的频率中会在频率锁定范围内减少从属振荡器频率的波动，从而也在频率锁定范围内减少 了从属振荡器的相位噪声。 其他一些光电振荡器利用锁相环来减少相位噪声。在锁相环振荡器中，参考信号 (例如，来自光电振荡器的主信号）的相位被相位比较器用于与振荡信号的相位进行比较。 每一个参考信号和振荡器信号的相位差值被用来产生一个相位误差输出，提供给可变信号 用来修正从属振荡器的相位和/或频率的偏差。 众所周知，相位噪声的降低有助于提高品质因数和增加振荡器的稳定性，但这些 优点本身独自不能提供一个足够稳定的信号以满足当前和未来技术上的某些振荡器的需 求。例如，蜂窝式系统（如，宽带MIMO、UWB、4GLTE等），需要将不断增加的数据量增加到 一个有限的带宽中，以至于随时间推移而变得更加拥挤。为了使数据增加进入这样的带宽， 优选的是，将数据传输的频率保持在尽可能较窄的带宽。此外，优选的是，数据传输的频率 被尽可能精确的锁定，且不必要的频率和相位偏移保持到最小值。 无论是IL还是PLL的噪声衰减，都不能得到足够稳定的信号来满足持续增长的需 求，以适应越来越多的增加数据通过限定的带宽。因此，光电振荡器就需要进一步的提高品 质因数、进一步减少相位噪声以及（作为目的）增加稳定性。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了一种用于维持振荡光信号的光电振荡电路。光电振荡 电路包括自注入锁定组件，用于接收光信号的第一部分，且自注入锁定组件还包括用于传 播光信号的光纤延迟线。光电振荡电路还包括自锁相环组件，用于接收光信号的第二部分。 自锁相环组件还包括至少两条用以传播光信号的光纤电缆和至少一个相位探测器，该相位 探测器用以耦合光纤电缆且用于确定在一条光缆之中所传播的信号与在另一条光纤电缆 之中所传播的信号之间的相位差。两条光纤电缆有不同的长度。至少一条光纤电缆为光纤 延迟线。光电振荡电路还包括用于产生稳定振荡信号的压控振荡器，以响应由自注入锁定 组件产生的每一个注入锁定信号和由自锁相环组件产生的一个锁相环信号，稳定的振荡信 号用于射频调制光信号。压控振荡器包括有有效可变电容的反向偏置变容二极管。稳定振 荡信号至少部分由反向偏置变容二极管的有效可变电容所控制。 在本专利技术的一些实施例中，光电振荡电路还包括降噪组件，降噪组件电耦合到自 注入锁定组件和压控振荡器中，降噪组件用于放大注入锁定信号而不增加大量的相位噪声 进入注入锁定信号。降噪组件是负反馈放大器、被动匹配差分放大器和跨阻抗差分放大器 中的一种。在一些实施例中，光电振荡电路还包括锁模组件，锁模组件耦合到相位探测器和 作为光信号来源的激光器或调制器中的一个，锁模组件用于执行模抑制、模注入、模耦合、 模组合、多模注入耦合和消逝模耦合技术中的一种。 本专利技术的一些实施例中，自注入锁定组件的光纤延迟线是一种基于光子带隙的光 纤，光子带隙光纤为具有反向色散斜率。在一些实施例中，自注入锁定组件的光纤延迟线还 包括复合光纤，复合光纤包含单模光纤和光子晶体光纤，单模光纤和光子晶体光纤具有相 反的温度斜率。单模光纤和光子晶体光纤的长度比为1:8。 本专利技术的一些实施例中，自注入锁定组件还包括分布式拉曼放大器，分布式拉曼 放大器用于将栗浦光功率注入到自注入锁定组件的光纤延迟线中，栗浦光源的的波长要比 光纤延迟线中传播的光信号的波长短。光纤延迟线的光衰减降低为大约等于0. 05dB/km或 更小的量。 在另一些实施例中，光纤延迟线具有预定衰减因子和有效折射率，光纤延迟线的 长度被选择来产生品质因数，在相同衰减因子和有效折射率的情况下，该品质因数大于长 度小于IKm的光纤延迟线的最大品质因数。光纤延迟线的长度根据以下等式选择：Q= 31foscT/al。在这样的一些实施例中，光纤延迟线用于为分布式拉曼放大器接收栗浦光功 率。光纤延迟线还包括复合光纤，复合光纤至少包含一条单模光纤或实芯光子带隙光纤以 及一条空芯光子晶体光纤。光纤延迟线的长度被选择用于协调射频调制振荡光信号短期 和长期的稳定。在一些实施例中，光纤延迟线为Ikm长，在另一些实施例中，光纤延迟线为 IOkm长。 在本专利技术的另一些实施例中，自注入锁定组件还包括光滤波器，光滤波器过滤在 自注入锁定组件的光纤延迟线中传播的光信号。光滤波器包括总环长大约为10米的法布 里-珀罗标准具。法布里-珀罗标准具的跳动频率至少部分控制该射频调制的光信号的振 荡频率。光滤波器包括至少一个光学横向射频滤波器，光学横向射频滤波器具有由以下公 式导出的振荡频率：cos2(2JifAt) =1。在一些实施例中，光滤波器包括第二光学横向射 频滤波器。光信号的功率在第一和第二光学横向射频滤波器的输入端被第一親合器分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于维持振荡信号的光电振荡电路，该电路包括：自注入锁定组件，用于接收光信号的第一部分，自注入锁定组件还包括用于传播光信号的光纤延迟线；自锁相环组件，用于接收光信号的第二部分，自锁相环组件还包括：至少两条光纤电缆，用于传播光信号，其中，两条光纤电缆的长度不同，并且至少有一条光纤电缆是光纤延迟线；以及至少一个相位探测器，相位探测器耦合到至少两条光纤电缆，相位探测器用于确定在一条光缆之中所传播的信号与在另一条光纤电缆之中所传播的信号之间的相位差；以及压控振荡器，用于产生稳定的振荡信号，以响应由自注入锁定组件产生的每一个注入锁定信号和由自锁相环组件产生的一个锁相环信号，稳定的振荡信号用于射频调制光信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·鄱达，U·L·罗德，A·S·哒尤氏，
申请(专利权)人：协同微波公司，
类型：发明
国别省市：美国;US