一种基于频移反馈腔的宽带可调谐正弦调频激光信号产生方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生方法及装置，通过简单调节相对于反馈腔基频的偏离量Δf，即可实现调频指数连续可调的宽带调频信号,并具有脉冲重复频率连续可调、调制指数大、宽带可调谐、结构简单，便于应用等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于频移反馈腔的宽带可调谐正弦调频激光信号产生方法及装置
本专利技术涉及光电子技术，特别是涉及一种基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生方法及装置。
技术介绍
随着现代通信技术的快速发展，无线电技术的应用越来越广，其使用范围涵盖了宇航、通信、导航、军事装备等诸多民用和军事领域，成为了提高生产能力、改善生活环境、加快经济发展、提升军队战斗力等方面所不可或缺的手段和工具。这其中，宽带正弦调频信号因具有较强的抗干扰能力，可以实现带宽与信噪比的互换，而被广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信、调频立体声广播、短波电台等。除此之外，现代雷达也广泛采用宽带调频信号，因其具有抗干扰能力强，抗截获能力强等特点。利用传统电子技术产生宽带正弦调频信号时，受电子器件的带宽和速度影响，难以直接获得稳定度高、带宽大、调制指数大的宽带正弦调频信号。相对于电子学方法，通过光学的方法将微波以副载波的形式加载到光波上，在光域中处理微波信号，可以避开电域的电学干扰，其优点是具有较强的抗电磁干扰能力，相位噪声低，能够产生稳定度高、带宽大、可调谐的高频信号。此外，在现有的基于反馈腔的调频应用中，通常令电光相位调制的调制频率等于反馈腔频的整数倍，从而在实施电光相位调制时令调制频率在反馈腔基频若干整数倍之间变换，该调节方式可以实现连续激光向超短脉冲激光的转换，但不能产生宽带调频(正弦)脉冲。除此之外，其他光电子学方法也可以产生宽带正弦调制信号，但存在许多问题：1)调制指数k较小，无法提供足够大的调制指数；2)无法实现脉冲重复频率连续可调；3)结构复杂、价格昂贵，不利于应用。因此，亟需针对频移反馈腔的频率调制，提出脉冲重复频率连续可调、调制指数大、宽带可调谐、结构简单，便于应用的宽带可调谐调频激光信号产生方法及装置。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的第一方面，提供一种基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生方法，其特征在于，所述方法包括：设置电光相位调制的调制频率fm＝pfc+Δf，即令fm偏离反馈腔基频fc整数p倍，其中偏离量为Δf并满足Δf＜＜fc；令种子激光注入所述反馈腔，经所述电光相位调制后生成调频激光信号；通过调节所述偏离量Δf，实现对所述调频激光信号的宽带可调谐。进一步的，所述反馈腔包括反馈环路，所述种子激光注入所述反馈环路，经所述电光相位调制后生成所述调频激光信号。进一步的，所述电光相位调制的调制信号为宽带正弦调制信号，所述调频激光信号为正弦频率调制激光信号；当将所述电光相位调制的调制深度设置为π时，该正弦频率调制激光信号的瞬时频率满足：ft＝|kfmsin(2πfmt-πΔfτ)+fi|；其中，k为调频指数，满足k＝1/(2Δfτ)；τ为所述种子激光在所述反馈环路中传输一周所需的时间；t为当前时刻；fi为所述宽带正弦调制信号的载波频率，满足：fi＝round{(ω0τ-2pπ)/2πΔfτ}×fm；其中，round{}为取整函数；ω0为所述种子激光的角频率。进一步的，所述种子激光为单频连续激光，所述调频激光信号为宽带正弦频率调制的双脉冲激光信号。根据本专利技术的第二方面，提供一种基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生装置，其特征在于，所述装置应用如上所述的激光信号产生方法。进一步的，所述装置包括：种子激光发射源，以向所述反馈腔发出并注入所述种子激光；所述反馈腔，包括用于放大所述种子激光的低噪光学放大器和对所述种子激光进行所述电光相位调制的电光相位调制器；光电探测器，用于探测所述反馈腔输出的所述调频激光信号；2X2耦合器，包括与所述种子激光发射源连接的第一输入端IN1、与所述光电探测器连接的第一输出端OUT1，以及与所述反馈腔连接的第二输入端IN2和第二输出端OUT2。进一步的，所述电光相位调制器内设置有射频驱动器，以发出射频驱动信号用于所述电光相位调制。进一步的，所述反馈腔还包括光学窄带滤波器，所述光学窄带滤波器的中心波长与所述种子激光的波长相同。因此，本专利技术通过简单调节相对于反馈腔基频的偏离量Δf，即可实现调频指数连续可调的宽带调频信号，并具有脉冲重复频率连续可调、调制指数大、宽带可调谐、结构简单，便于应用等特点。附图说明图1是本专利技术的一种实施例中，基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生装置的结构示意图；图2(a)是本专利技术在图1所对应的实施例中，调制频率fm＝10MHz+20kHz时得到的调频激光信号的时域与瞬时频率分布示意图。图2(b)是本专利技术在图1所对应的实施例中，调制频率fm＝10MHz+10kHz时得到的调频激光信号的时域与瞬时频率分布示意图。图2(c)是本专利技术在图1所对应的实施例中，调制频率fm＝10MHz+5kHz时得到的调频激光信号的时域与瞬时频率分布示意图。附图标记说明：1-种子激光发射源；2-2X2耦合器；3-电光相位调制器；31-射频驱动器；4-低噪光学放大器；5-光学窄带滤波器；6-光电探测器；7-高速采集系统。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见附图1，为本专利技术的一种实施例中，基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生装置的结构示意图。在该实施例中，种子发射源1发出种子激光，并经2X2耦合器2注入到反馈腔中(如附图1所示，在本实施例中反馈腔为一反馈环路)，依次经过电光相位调制器3(包含输出射频驱动信号的射频驱动器31)、低噪光学放大器4、光学窄带滤波器5后再次反馈至耦合器2的输入端IN2，耦合器的另一输出端OUT1直接接光电探测器6。此外，还可以设置一高速采集系统7连接至光电探测器6，从而对输出的调频激光信号进行高速、实时测量。优选地，2X2耦合器采用光纤耦合器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生方法，其特征在于，所述方法包括：/n设置电光相位调制的调制频率f

【技术特征摘要】
1.一种基于频移反馈腔的宽带可调谐调频激光信号产生方法，其特征在于，所述方法包括：
设置电光相位调制的调制频率fm＝pfc+Δf，即令fm偏离反馈腔基频fc整数p倍，其中偏离量为Δf并满足Δf＜＜fc；
令种子激光注入所述反馈腔，经所述电光相位调制后生成调频激光信号；
通过调节所述偏离量Δf，实现对所述调频激光信号的宽带可调谐。


2.根据权利要求1所述的激光信号产生方法，其特征在于，所述反馈腔包括反馈环路，所述种子激光注入所述反馈环路，经所述电光相位调制后生成所述调频激光信号。


3.根据权利要求2所述的激光信号产生方法，其特征在于，所述电光相位调制的调制信号为宽带正弦调制信号，所述调频激光信号为正弦频率调制激光信号；当将所述电光相位调制的调制深度设置为π时，该正弦频率调制激光信号的瞬时频率满足：
ft＝|kfmsin(2πfmt-πΔfτ)+fi|；
其中，k为调频指数，满足k＝1/(2Δfτ)；τ为所述种子激光在所述反馈环路中传输一周所需的时间；t为当前时刻；fi为所述宽带正弦调制信号的载波频率，满足：
fi＝round{(ω0τ-2pπ)/2πΔfτ}×fm；
其中，round{}为取整函数；ω0为所述种子激光的角频率。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏志，王磊，毛叶飞，高原，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11