一种基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置，包括：任意波形发生器，用于提供随时间变化的电信号；放大反馈激光器，与所述任意波形发生器电性连接，用于依据所述随时间变化的电信号输出模式间距变化的双波长激光；以及光电探测器，接收所述的模式间距变化的双波长激光，并产生啁啾微波，该啁啾微波产生装置结构简单、稳定性好、调谐方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波
，特别涉及基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置。
技术介绍
在脉冲雷达中，雷达的探测距离与脉冲持续时间成正比，而探测精度与脉冲持续时间成反比，因此早期脉冲雷达存在探测距离和探测精度的矛盾。为了解决这一问题，新型脉冲压缩雷达被提出。脉冲压缩雷达采用啁啾微波作为发射信号，通过将雷达能量分布在宽谱信号中的方式，保证了雷达的探测距离；在接收端利用匹配滤波器对回波信号进行匹配滤波，能大幅缩小回波信号的脉宽，保证了探测精度。因此，啁啾微波的产生技术具有重要的研究价值。现有基于电子学的产生方案受限于电子瓶颈，很难产生高频、大带宽的啁啾微波信号。而基于光子学的方法相比之下能实现更高的载频和更大的带宽，同时还具有抗电磁干扰和低损耗等优点，已成为研究热点。基于光子学的方法主要包含频时映射法和拍频法两大类。频时映射法的基本原理是对宽谱激光在频域进行整形，再经色散介质完成频时映射，最后经光电探测器得到啁啾微波。渥太华大学提出了多种基于频时映射的方案，包括利用Sagnac环对光谱进行正弦型整形、再经过高阶色散介质(Chao Wang and Jianping Yao，IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2008，56(2)：542-553)；或利用叠加的啁啾光纤布拉格光栅(SI-CFBGs)对光谱进行非线性整形、再经过线性色散介质(Chao Wang and Jianping Yao，IEEE Photonics Technology Letters，2008，20(11)：882-884)等。这类方案都能产生高频和大带宽的啁啾微波，然而缺点是高阶色散介质和SI-CFBGs都需要进行精确设计，对工艺提出了很高的要求，同时啁啾微波的中心频率和带宽的可调谐性能差。基于拍频法的方案包括直流光和扫频光拍频以及扫频光和扫频光拍频两种。中国台湾Jin-Wei Shi等人利用直流光与扫频光拍频的方式，分别得到了89～103GHz和0～40GHz的啁啾微波(J.-W.Shi,F.-M.Kuo,et al.,IEEE Photonics Journal,2012,4(1):215-223；Jhih-Min Wun,Chia-Chien Wei,et al.,Optics Express,2013,21(9):11475-11481)。但是这种方案需要用到两个分立的激光器，输出啁啾微波稳定性较差。上海交通大学利用扫频光和扫频光拍频的方式得到了0-40GHz的线性啁啾微波(Hao Zhang,Weiwen Zou,Jianping Chen,Optics Letters,2015,40(6):1085-1088)，两束扫频光由同一锁模激光器经过不同滤波器和不同色散系数的色散介质得到，从而可以调谐中心频率和带宽。然而这种方案需要用到多个滤波器和色散系数可调的色散介质，结构复杂，价格昂贵。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于集成式半导体放大反馈激光器的啁啾微波产生装置。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置。该啁啾微波产生装置包括：任意波形发生器，用于提供随时间变化的电信号；放大反馈激光器，与所述任意波形发生器电性连接，用于依据所述随时间变化的波形的电信号输出模式间距变化的双波长激光；以及光电探测器，接收所述的模式间距变化的双波长激光，并产生啁啾微波。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术至少具有以下有益效果之一：(1)采用任意波形发生器控制放大反馈激光器，改变放大反馈激光器输出的双波长激光的模式间距，通过光电探测器输出啁啾微波。不需要使用锁模激光器、滤波器或高阶色散元件等复杂器件，结构简单、稳定性好、调谐方便、成本低廉且易于实现。(2)放大反馈激光器的具体结构使得放大反馈激光器可以输出模式间距可变的双波长激光。附图说明图1为本专利技术实施例1中基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置的结构示意图；图2为图1中放大反馈激光器的结构示意图；图3为本专利技术实施例2中基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置的结构示意图；图4(a)为图1中当任意波形发生器输出幅值从1.30V到1.60V缓慢变化的电压信号时放大反馈激光器输出的静态光谱图；图4(b)为图1中当任意波形发生器输出幅值从1.30V到1.60V缓慢变化的电压信号时放大反馈激光器输出的双波长激光的模式间距图；图5(a)为图1中当任意波形发生器输出1MHz的三角波信号时，任意波形发生器输出电压图；图5(b)为图1中当任意波形发生器输出如图5(a)所示信号时，输出啁啾微波信号的时域波形图；图5(c)为图5(b)中时域波形的短时傅里叶变换谱图；图5(d)为图5(b)中时域波形第一个周期的自相关谱图。【主要元件】1-放大反馈激光器； 2-光电探测器； 3任意波形发生器；4-光隔离器； 11-分布反馈布拉格区； 12-相区；13-放大反馈区。具体实施方式在对本专利技术进行介绍之前，首先对其设计原理进行说明。放大反馈激光器包括分布反馈布拉格区、相区和放大反馈区，其中相区和放大反馈区共同构成外腔，根据Lang-Kobayashi模型(Roy Lang and KonRoh Kobayashi，IEEE Journal of Quantum Electronics，1980，QE-16(3)：347-355)，外腔激光器可工作在双模状态，即输出双波长的激光，该双波长激光的模式间距与反馈光强度和延时时间有关(Biwei Pan，Lu Guo，et al.，Applied Optics，2016，55(11)：2930-2935)。改变放大反馈区的电压或电流可改变光反馈强度，从而改变双波长激光的模式间距。因此，当放大反馈区的电压变化时，输出双波长激光的模式间距也不断变化，将输出双波长激光通过光电探测器，就可以将拍频信号转化为电信号，输出啁啾微波。由于双波长激光的模式间距与放大反馈区所加电压不满足严格的线 性关系，因此当需要输出严格的线性啁啾微波时，可以采用两种方式：一是将任意波形发生器的输出电压范围取在双波长激光的模式间距与电压关系较为线性的区域，此时可认为双波长激光的模式间距与电压满足线性关系；二是可以对任意波形发生器的输出电压进行精细调节，保证输出啁啾微波的频率随时间线性变化，利用放大反馈激光器作为啁啾微波产生的核心器件，无需外部光环路即可产生高频的啁啾微波。本专利技术某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本专利技术的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本专利技术满足适用的法律要求。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，对本专利技术进一步详细说明。实施例1：本实施例提供了一种放大反馈激光器的啁啾微波产生装置，如图1所示，该啁啾微波产生装置包括放大反馈激光器1、任意波形发生器3及光电探测器2。任意波形发生器3与放大反馈激光器1采用电缆连接，为放大反馈激光器1提供电信号，可以为电压信号或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置，其特征在于，包括：任意波形发生器(3)，用于提供随时间变化的电信号；放大反馈激光器(1)，与所述任意波形发生器(3)电性连接，用于依据所述随时间变化的电信号输出模式间距变化的双波长激光；以及光电探测器(2)，接收所述的模式间距变化的双波长激光，并产生啁啾微波。
【技术特征摘要】
1.一种基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置，其特征在于，包括：任意波形发生器(3)，用于提供随时间变化的电信号；放大反馈激光器(1)，与所述任意波形发生器(3)电性连接，用于依据所述随时间变化的电信号输出模式间距变化的双波长激光；以及光电探测器(2)，接收所述的模式间距变化的双波长激光，并产生啁啾微波。2.根据权利要求1所述的基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置，其特征在于：所述放大反馈激光器(1)包括分布反馈布拉格区(11)、相区(12)和放大反馈区(13)；所述放大反馈区(13)和分布反馈布拉格区(11)分别位于所述相区(12)两侧，所述放大反馈区(13)和所述相区(12)构成外腔；所述分布反馈布拉格区(11)由恒定电流源注入第一正向电流，所述放大反馈区(13)接收任意波形发生器(3)发出的电信号，所述相区(12)悬空或由恒定电流源注入第二正向电流，所述放大反馈激光器(1)在任意波形发生器(3)的调制下输出模式间距变化的双波长激光。3.根据权利要求2所述的基于放大反馈激光器的啁啾微波产生装置，其特征在于：所述分布反馈布拉格区(11)和放大反馈区(13)采用相同带隙波长的材料。4.根据权利要求3所述的基于放大...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭露，张瑞康，陆丹，潘碧玮，陈光灿，赵玲娟，王圩，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。