用于相噪优化的光电振荡器系统技术方案

本发明专利技术公开了用于相噪优化的光电振荡器系统，激光源输出光通过第一偏振控制器调节偏振态输入双平行马赫曾德尔调制器，射频源将射频信号调制到双平行马赫曾德尔调制器中，双平行马赫曾德尔调制器输出正负两阶边带至光放大器进行放大处理，放大处理后的光信号通过第二偏振控制器调节输入马赫曾德尔调制器的光的偏振态，调节后的光信号进入光电探测器环路，正负两阶边带的光信号输入马赫曾德尔调制器中，经过光纤后被光电探测器转化为电信号，转化后的电信号通过电放大器放大后经过功分器分为两部分，一部分反馈到马赫曾德尔调制器的射频端口，另一部分进入频谱仪对该信号进行检测；本系统可以改善相噪同时可以产生高频、稳定、纯净的微波信号。

Optical Optoelectronic Oscillator System for Phase Noise Optimization

The invention discloses an optoelectronic oscillator system for phase noise optimization. The output light of the laser source is adjusted by the first polarization controller to input the dual parallel Mach Zehnder modulator. The radio frequency source modulates the radio frequency signal into the dual parallel Mach Zehnder modulator. The double parallel Mach Zehnder modulator outputs positive and negative side bands to the optical amplifier for amplification processing. Optical signal is regulated by the second polarization controller to input the polarization state of the light of Mach Zehnder modulator. The regulated optical signal enters the photodetector loop. The positive and negative side-band optical signal is input into the Mach Zehnder modulator. After the optical fiber, the photodetector is transformed into electrical signal. The converted electrical signal is amplified by the amplifier and divided into two parts by the power splitter. Part of the signal is fed back to the RF port of Mach Zehnder modulator, and the other part is detected by spectrum analyzer. This system can improve phase noise and produce high frequency, stable and pure microwave signal.

【技术实现步骤摘要】
用于相噪优化的光电振荡器系统
本专利技术涉及光电调制领域，具体地，涉及一种用于相噪优化的光电振荡器系统。
技术介绍
传统利用光外调制倍频产生高频微波信号的方法，随着倍数的增加，相噪恶化也会更严重(20logN的相噪恶化，N是倍数)；而且相噪与射频源的相噪有关。如果想得到高频信号，就会使用更高频率的源或者使用多个调制器级联增加倍频的倍数，会影响信号的相噪。简单结构的光电振荡器结构可以产生高频，低相噪的微波信号，但是微波信号容易产生跳频，且产生的信号不稳定。请参考图1，YichaoTeng在2016年发表的文章，该系统是基于级联的马赫曾德尔调制器的光电振荡器，产生一个二倍频低相噪的微波信号，该系统实现了8-24GHz的信号调谐，输入的微波源频率为2-8GHz，在13GHz的相噪为-112dBc/Hz@10KHz，该系统实现的是二倍频。但是如果想要得到40GHZ的高频信号，输入的微波信号频率还是比较大。现有利用光外调制产生高频、低相噪、稳定的微波信号的方法的不足是随着倍频数的增加，信号的相噪恶化越严重，而且产生微波信号的相噪与微波源相噪有关；利用光电振荡器的方法产生的微波信号，长期稳定性比较难控制。
技术实现思路
本申请中光源经过调制器生成的边带进入光电探测器结构，光电探测器对输入信号有一个相噪上的优化，一方面可以改善相噪，另一方面可以产生高频、稳定、纯净的微波信号。本专利技术提供了一种用于相噪优化的光电振荡器系统，本系统在传统的系统上进行了改进，因为传统系统如果想要更高的频率，输入的信号源的频率也很高，本系统是使用DPMZM得到的正负两阶边带，这样输入的信号源的频率可以比较低10GHz的信号源可以得到40GHz的信号，且解决了光外调制的相噪恶化的问题。为实现上述专利技术目的，本申请提供了一种用于相噪优化的光电振荡器系统，所述系统包括：激光源、第一偏振控制器、射频源、双平行马赫曾德尔调制器、光放大器、第二偏振控制器、马赫曾德尔调制器、光纤、光电探测器、电放大器、功分器、频谱仪；激光源输出光通过第一偏振控制器调节偏振态输入双平行马赫曾德尔调制器，射频源将射频信号调制到双平行马赫曾德尔调制器中的光波上，通过调节双平行马赫曾德尔调制器上三个子调制器的偏置电压，使调节双平行马赫曾德尔调制器输出正负两阶边带至光放大器进行放大处理，放大处理后的光信号通过第二偏振控制器调节偏振态输入马赫曾德尔调制器的光的，调节后的光信号进入光电探测器环路，光电探测器环路是由马赫曾德尔调制器、光纤、光电探测器、电放大器、功分器组成；正负两阶边带的光信号输入马赫曾德尔调制器中，经过光纤后被光电探测器转化为电信号，转化后的电信号通过电放大器放大后经过功分器分为两部分，一部分反馈到马赫曾德尔调制器的射频端口，另一部分进入频谱仪对该信号进行检测。进一步的，所述光纤具体为单模光纤。进一步的，平行马赫曾德尔调制器包括一个主调制器和两个子调制器，两个子调制器分别嵌在主调制器的两臂中；双平行马赫曾德尔调制器具有上下两个射频端口、三个直流偏置端口、光输入输出端口；第一偏振控制器与双平行马赫曾德尔调制器的光输入端口连接，射频源与双平行马赫曾德尔调制器的射频端口连接，通过调节三个直流偏置端口的输入电压改变三个臂的偏置电压来产生正负两阶边带。进一步的，激光源与第一偏振控制器连接，第一偏振控制器和射频源均与双平行马赫曾德尔调制器连接，双平行马赫曾德尔调制器与光放大器连接，光放大器与第二偏振控制器连接，第二偏振控制器与马赫曾德尔调制器连接，马赫曾德尔调制器通过单模光纤与光电探测器连接，光电探测器与电放大器连接，电放大器与功分器连接，功分器与频谱仪和马赫曾德尔调制器均连接。进一步的，激光源用于产生光作为光载波；第一偏振控制器用于改变光的偏振方向，使输入调制器的光为线偏振光；射频源用于产生种子微波信号，对双平行马赫曾德尔调制器进行调制。进一步的，双平行马赫曾德尔调制器用于将输入的射频信号调制器到光波上，并通过调节三个臂的直流偏置，生成正负两阶边带。进一步的，光放大器用于正负两阶边带输入光的功率进行放大，第二偏振控制器用于调节输入马赫曾德尔调制器的光信号的偏振态。进一步的，马赫曾德尔调制器用于接收输入的光波，并将生成的微波信号反馈到马赫曾德尔调制器上的射频端口。进一步的，光电探测器用于进行光电转换，将检测到的光信号转化为电信号；电放大器用于增加环路的增益，补偿环路的损耗。进一步的，功分器用于将微波信号分为两路，一路反馈到马赫曾德尔调制器上，另一路传输至频谱仪上，对微波信号进行观测；频谱仪用于观测得到的微波信号的性能。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术基于DPMZM(双平行马赫曾德尔调制器)利用光外调制器的方法产生正负两阶边带，然后在通过光电振荡器结构，正负二阶边带进入环路，由光电探测器检测出我们需要的四倍频信号，四倍频信号又反馈回MZM射频口，不断循环，形成了稳定的振荡。这样产生的微波信号是不受微波源的相噪的限制的，也解决了传统光外调制的方法的相噪恶化问题；另一方面由于该微波信号不是由光电振荡器单独决定的，是由一个种子信号和光电振荡器共同决定的，所以信号比较稳定，比传统使用锁相法得到微波信号的系统要简单。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定；图1是现有技术中基于级联的马赫曾德尔调制器的光电振荡器的结构示意图；图2是本申请中用于相噪优化的光电振荡器系统的结构示意图；图3为本申请中双平行马赫曾德尔调制器的结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。请参考图2，本申请提供了一种用于相噪优化的光电振荡器系统，所述系统包括：1.激光源：用于产生光，作为光载波；2.第一偏振控制器：用于改变光的偏振方向，使输入调制器的光是线偏振光；3.射频源：用于产生种子微波信号，对调制器进行调制；4.双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM)：由三个子调制器组成，用于将输入的射频信号调制器到光波上，并通过调节三个臂的直流偏置，生成正负两阶边带；5.光放大器：用于增加输入光电振荡器系统中光的功率(经过DPMZM的两阶边带的功率小)；6.第二偏振控制器：用于调节输入调制器的光的偏振态；7.马赫曾德尔调制器：用于接收输入的光波，并将生成的微波信号反馈到该调制器上的射频端口；8.单模光纤：用于增加环路的延迟，作为振荡器的储能介质；9.光电探测器：用于进行光电转换，将检测到的光信号转化为电信号；10.电放大器：用于增加环路的增益，补偿环路的损耗，保证光电振荡器的增益达到阈值；11.功分器：用于将微波信号分为两路，一路是反馈到MZM调制上，另一路是接到频谱仪上，对微波信号进行观测；12.频谱仪：用于观测得到的微波信号的性能。激光源与第一偏振控制器连接，第一偏振控制器和射频源均与双平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于相噪优化的光电振荡器系统，其特征在于，所述系统包括：激光源、第一偏振控制器、射频源、双平行马赫曾德尔调制器、光放大器、第二偏振控制器、马赫曾德尔调制器、光纤、光电探测器、电放大器、功分器、频谱仪；激光源输出光通过第一偏振控制器调节偏振态输入双平行马赫曾德尔调制器，射频源将射频信号调制到双平行马赫曾德尔调制器中的光波上，通过调节双平行马赫曾德尔调制器上三个子调制器的偏置电压，使调节双平行马赫曾德尔调制器输出正负两阶边带至光放大器进行放大处理，放大处理后的光信号通过第二偏振控制器调节偏振态输入马赫曾德尔调制器的光的，调节后的光信号进入光电探测器环路，光电探测器环路是由马赫曾德尔调制器、光纤、光电探测器、电放大器、功分器组成；正负两阶边带的光信号输入马赫曾德尔调制器中，经过光纤后被光电探测器转化为电信号，转化后的电信号通过电放大器放大后经过功分器分为两部分，一部分反馈到马赫曾德尔调制器的射频端口，另一部分进入频谱仪对该信号进行检测。

【技术特征摘要】
1.用于相噪优化的光电振荡器系统，其特征在于，所述系统包括：激光源、第一偏振控制器、射频源、双平行马赫曾德尔调制器、光放大器、第二偏振控制器、马赫曾德尔调制器、光纤、光电探测器、电放大器、功分器、频谱仪；激光源输出光通过第一偏振控制器调节偏振态输入双平行马赫曾德尔调制器，射频源将射频信号调制到双平行马赫曾德尔调制器中的光波上，通过调节双平行马赫曾德尔调制器上三个子调制器的偏置电压，使调节双平行马赫曾德尔调制器输出正负两阶边带至光放大器进行放大处理，放大处理后的光信号通过第二偏振控制器调节偏振态输入马赫曾德尔调制器的光的，调节后的光信号进入光电探测器环路，光电探测器环路是由马赫曾德尔调制器、光纤、光电探测器、电放大器、功分器组成；正负两阶边带的光信号输入马赫曾德尔调制器中，经过光纤后被光电探测器转化为电信号，转化后的电信号通过电放大器放大后经过功分器分为两部分，一部分反馈到马赫曾德尔调制器的射频端口，另一部分进入频谱仪对该信号进行检测。2.根据权利要求1所述的用于相噪优化的光电振荡器系统，其特征在于，所述光纤具体为单模光纤。3.根据权利要求1所述的用于相噪优化的光电振荡器系统，其特征在于，双平行马赫曾德尔调制器包括一个主调制器和两个子调制器，两个子调制器分别嵌在主调制器的两臂中；双平行马赫曾德尔调制器具有上下两个射频端口、三个直流偏置端口、光输入输出端口；第一偏振控制器与双平行马赫曾德尔调制器的光输入端口连接，射频源与双平行马赫曾德尔调制器的射频端口连接，通过调节三个直流偏置端口的输入电压改变三个臂的偏置电压来产生正负两阶边带。4.根据权利要求1所述的用于相噪优化的光电振荡器系统，其特征在于，激...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹娜，孙豹，张旨遥，张尚剑，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51