双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器及应用和通讯系统技术方案

一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器及应用和通讯系统，涉及微波光子学技术领域。双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，包括两个激光器、光耦合器、调制器、光滤波器、光延时线、光电探测器、功分器以及电放大器；所述两个激光器、调制器、光滤波器和光电探测器一起组成一个双通带扫频微波光子滤波器，所述双通带扫频微波光子滤波器的扫频通过两个激光器的扫频实现或通过光滤波器的扫频实现。本发明专利技术提供的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器不需要借助高速的电子学器件；输出信号具有可调谐性；可输出宽带快速啁啾的微波信号。

Double Chirped Fourier Domain Mode-Locked Optoelectronic Oscillator and Its Application and Communication System

【技术实现步骤摘要】
双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器及应用和通讯系统
本专利技术涉及微波光子学
，具体涉及一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器及应用和通讯系统。
技术介绍
在现代雷达系统中，通过发射具有大时间带宽积的啁啾微波信号，辅以脉冲压缩的手段，可在不牺牲探测距离的条件下实现更高的精度。线性调频信号是雷达系统中常用的一种宽带啁啾信号，然而线性调频信号的模糊函数具有锋利的边缘，因此其具有很强的距离-多普勒耦合效应，使雷达对目标的距离测量值产生与速度有关的偏差。采用双啁啾的宽带微波信号可解决这一问题。双啁啾信号在一个周期内包含两个互补的上啁啾和下啁啾分量，距离-多普勒耦合效应可根据双啁啾信号中上啁啾和下啁啾分量提供的信息进行纠正。传统的啁啾微波信号常采用电子学的手段产生，但受限于电子器件的速度，产生的啁啾信号的中心频率和带宽较低，通常在GHz量级。为了克服电子学手段的弊端，近年来出现了许多光子学的手段来产生啁啾微波信号。比如，线性跳频信号可通过空间到时间的映射、频率到时间的映射以及傅里叶域锁模光电振荡器等手段产生。通过光子学的手段也可以产生宽带的双啁啾微波信号，目前报道的光子学手段包括基于双平行马赫-曾德尔调制器、基于双偏振正交相移调制器以及基于两个级联的马赫和曾德尔调制器等。然而，上述光子学手段仍需借助高速的电子学器件来产生基带的单啁啾波形和微波载波。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的第一个方面，提供了一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，包括：两个激光器、光耦合器、调制器、光滤波器、光延时线、光电探测器、功分器以及电放大器，其中；两个激光器，用于产生两组光信号；光耦合器，用于将所述两个激光器输出的两组光信号合路后输出至调制器；调制器，用于对所述合路后的光信号进行相位调制，产生包含载波和两个边带的调制信号；光滤波器，用于对所述调制器输出的调制信号的一个边带进行滤除或放大，输出等效强度调制的光信号；光延时线，位于调制器和光电探测器之间，用于提供光传输延时；光电探测器，用于将所述光滤波器输出的光信号转换为电信号；功分器，用于将所述光电探测器输出的电信号按功率分配为两部分，一部分作为输出，另一部分反馈给调制器，构成闭合的光电振荡器环路；电放大器，位于功分器和光电探测器之间或位于功分器和调制器之间，用于对所述电信号进行放大；其中，所述两个激光器、调制器、光滤波器和光电探测器一起组成一个双通带扫频微波光子滤波器，所述双通带扫频微波光子滤波器的扫频通过两个激光器的扫频实现或通过光滤波器的扫频实现。作为本专利技术的第二个方面，还提供了上述的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器在雷达或通讯系统中的应用。作为本专利技术的第三个方面，还提供了一种通讯系统，包括上述的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，用于作为双啁啾的微波信号源。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器不需要借助高速的电子学器件，可直接在光电振荡器内自激振荡产生宽带双啁啾微波信号；输出信号具有可调谐性，其啁啾中心频率能够通过控制扫频光源或扫频光滤波器的中心频率调节，啁啾宽度也能够通过控制扫频光源的频率变化幅度调节；可输出宽带快速啁啾的微波信号，其啁啾速度取决于扫频光源或扫频光滤波器的速度，最高可达到MHz量级以上，啁啾范围取决于扫频光源或扫频光滤波器的扫频范围，可达到几十甚至几百GHz。(2)本专利技术将上述的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器在不需借助高速的电子学器件的情况下，便可产生宽带可调的双啁啾微波信号，为雷达或通讯系统提供理想的微波信号源，大大提高探测精度和通讯质量。(3)本专利技术提供的通讯系统，该通讯系统具有理想的微波信号源，大大提高通讯质量。附图说明图1是本专利技术第一实施例的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器的结构示意图；图2是本专利技术第一实施例的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器内的双通带扫频微波光子滤波器的原理图；图3是本专利技术第二实施例的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器的结构示意图；图4根据本专利技术实施例的输出的双啁啾微波信号的时域波形示意图；图5根据本专利技术实施例的输出的双啁啾微波信号的瞬时频率示意图。上述附图中，附图标记含义如下：1a-第一扫频激光器；1b-第二扫频激光器；1a’-第一单频激光器；1b’-第二单频激光器；2-光耦合器；3-相位调制器；4a-光陷滤波器；4b-扫频光滤波器；5-光纤；6-光电探测器；7-功分器；8-电放大器。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。本专利技术公开了一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，其利用激光光源的激光产生特性、调制器的调制特性、光滤波器的滤波特性、光电探测器的光电转换特性以及光电振荡器的微波发生性能，产生宽带可调的双啁啾微波信号。请参阅图1-5所示，根据本专利技术的一些实施例，提供了一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，包括：两个激光器、光耦合器2、调制器、光滤波器、光延时线、光电探测器6、功分器7以及电放大器8，其中；两个激光器，用于产生两组光信号；光耦合器2，用于将所述两个激光器输出的两组光信号合路后输出至调制器；调制器，用于对所述合路后的光信号进行相位调制，产生包含载波和两个边带的调制信号；光滤波器，用于对所述调制器输出的调制信号的一个边带进行滤除或放大，输出等效强度调制的光信号；光延时线，位于调制器和光电探测器之间，用于提供光传输延时；光电探测器6，用于将所述光滤波器输出的光信号转换为电信号；功分器7，用于将所述光电探测器6输出的电信号按功率分配为两部分，一部分作为输出，另一部分反馈给调制器，构成闭合的光电振荡器环路；电放大器8，位于功分器7和光电探测器6之间或位于功分器7和调制器之间，用于对所述电信号进行放大；其中，所述两个激光器、调制器、光滤波器和光电探测器6一起组成一个双通带扫频微波光子滤波器，所述双通带扫频微波光子滤波器的扫频通过两个激光器的扫频实现或通过光滤波器的扫频实现。通过两个激光器的周期性扫频或通过光滤波器的周期性扫频，可周期性地调谐双通带微波光子滤波器的通频带，使双通带滤波器通频带的变化与信号在光电振荡器环路中传输一周的时间延迟相匹配，可实现傅里叶域锁模条件，从而不同频率的微波信号同时在腔内振荡，在输出端得到双啁啾的微波信号。其中傅里叶域锁模条件为：nT＝Tr；其中，n是正整数，T是双通带扫频微波光子滤波器的变化周期，Tr信号在光电振荡器环路中传输一周的延时。在本专利技术的一些实施例中，第一激光器和第二激光器为扫频激光器，光滤波器为光陷滤波器4a；或者，第一激光器和第二激光器为单频激光器，光滤波器为扫频光滤波器4b。在本专利技术的一些实施例中，调制器为相位调制器3或偏振调制器；优选为相位调制器3。在本专利技术的一些实施例中，光滤波器为带宽低至几十MHz量级的相移光纤布拉格光栅、微环谐振器、法布里-帕罗谐振腔或基于受激布里渊散射的光滤波器中的任意一种，用于选择性的滤除或放大相位调制的一个边带。在本专利技术的一些实施例中，双通带扫频微波光子滤波器的中心频率等于第一激光器和第二激光器的光载波与光滤波器的中心频率之差。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，其特征在于，包括两个激光器、光耦合器、调制器、光滤波器、光延时线、光电探测器、功分器以及电放大器，其中；两个激光器，用于产生两组光信号；光耦合器，用于将所述两个激光器输出的两组光信号合路后输出至调制器；调制器，用于对所述合路后的光信号进行相位调制，产生包含载波和两个边带的调制信号；光滤波器，用于对所述调制器输出的调制信号的一个边带进行滤除或放大，输出等效强度调制的光信号；光延时线，位于调制器和光电探测器之间，用于提供光传输延时；光电探测器，用于将所述光滤波器输出的光信号转换为电信号；功分器，用于将所述光电探测器输出的电信号按功率分配为两部分，一部分作为输出，另一部分反馈给调制器，构成闭合的光电振荡器环路；电放大器，位于功分器和光电探测器之间或位于功分器和调制器之间，用于对所述电信号进行放大；其中，所述两个激光器、调制器、光滤波器和光电探测器一起组成一个双通带扫频微波光子滤波器，所述双通带扫频微波光子滤波器的扫频通过两个激光器的扫频实现或通过光滤波器的扫频实现。

【技术特征摘要】
1.一种双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，其特征在于，包括两个激光器、光耦合器、调制器、光滤波器、光延时线、光电探测器、功分器以及电放大器，其中；两个激光器，用于产生两组光信号；光耦合器，用于将所述两个激光器输出的两组光信号合路后输出至调制器；调制器，用于对所述合路后的光信号进行相位调制，产生包含载波和两个边带的调制信号；光滤波器，用于对所述调制器输出的调制信号的一个边带进行滤除或放大，输出等效强度调制的光信号；光延时线，位于调制器和光电探测器之间，用于提供光传输延时；光电探测器，用于将所述光滤波器输出的光信号转换为电信号；功分器，用于将所述光电探测器输出的电信号按功率分配为两部分，一部分作为输出，另一部分反馈给调制器，构成闭合的光电振荡器环路；电放大器，位于功分器和光电探测器之间或位于功分器和调制器之间，用于对所述电信号进行放大；其中，所述两个激光器、调制器、光滤波器和光电探测器一起组成一个双通带扫频微波光子滤波器，所述双通带扫频微波光子滤波器的扫频通过两个激光器的扫频实现或通过光滤波器的扫频实现。2.根据权利要求1所述的双啁啾傅里叶域锁模光电振荡器，其特征在于，所述双通带扫频微波光子滤波器的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，从而在所述光电振荡器环路中产生双啁啾的微波信号进行输出：nT＝Tr；其中，n是正整数，T是双通带扫频微波光子滤波器的变化周期，Tr信号在光电振荡器环路中传输一周的延时。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，郝腾飞，唐健，石暖暖，李伟，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