一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统及方法，包括：激光发射模块、光电振荡器模块、锁相环路模块和超弱频偏信号检测模块；激光发射模块用于发射激光，生成第一光信号和第二光信号；光电振荡器模块用于生成光电振荡器的起振模式并输出第一电信号；锁相环路模块用于稳定光电振荡器的起振模式的起振频率；超弱频偏信号检测模块用于获取待检测超弱频偏光信号和第二光信号，生成拍频信号，并携带频偏信息反馈回光电振荡器模块；锁相环路模块移动相位后的第一电信号与超弱频偏信号检测模块输出的拍频信号，耦合至光电振荡器模块，得到超弱频偏信号信息。实现了高刷新率，高分辨率，高灵敏度的超弱频偏信号的检测，抗电磁干扰能力强。电磁干扰能力强。电磁干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及超弱频偏信号探测领域，特别涉及一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着通信技术的飞速发展，越来越多的领域加强了对频偏信号检测技术的重视。由于信号之间的频率偏移量携带着诸多信息，因此频偏信号检测显得尤为重要。除此之外，由于功率限制，在某些领域，如雷达、医疗、物联网、精密仪器控制、微观物理学等领域都对超弱频偏信号检测技术提出了迫切的需求。因此，开展对超弱频偏信号检测技术的研究有重要的科学意义和实际需求。解决此问题将有力推动各领域的发展，为国民经济发展做出贡献。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术中所存在的问题，本专利技术提供一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统及方法，包括激光发射模块、光电振荡器模块、锁相环路模块、超弱频偏信号检测模块。实现了高刷新率，高分辨率，高灵敏度的超弱频偏信号的检测；具有响应超弱信号的能力；可检测更大的频偏范围；对激光器的输出功率、线宽要求更低，为超弱频偏信号的检测提供更丰富的方式和更灵活的频谱数据分析选择。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，包括：激光发射模块、光电振荡器模块、锁相环路模块和超弱频偏信号检测模块；
[0005]所述激光发射模块用于发射激光，生成第一光信号和第二光信号；
[0006]所述光电振荡器模块用于获取第一光信号，得到光电振荡器的起振模式，同时输出第一电信号；
[0007]所述锁相环路模块用于稳定所述光电振荡器的所述起振模式的起振频率；
[0008]所述超弱频偏信号检测模块用于获取待检测超弱频偏光信号和所述第二光信号，生成拍频信号，并携带频偏信息反馈回所述光电振荡器模块；
[0009]所述锁相环路模块移动相位后的所述第一电信号与所述超弱频偏信号检测模块输出的所述拍频信号，耦合至所述光电振荡器模块，得到超弱频偏信号信息。
[0010]可选的，所述激光发射模块包括：激光器和光纤分束器；
[0011]所述激光器与所述光纤分束器连接；
[0012]所述激光器用于发射激光；
[0013]所述光纤分束器用于分解所述激光，得到第一光信号和第二光信号。
[0014]可选的，所述光电振荡器模块包括：电光调制器、第一光电探测器、第一电放大器、电滤波器和第二电放大器；
[0015]所述电光调制器、所述第一光电探测器、所述第一电放大器和所述电滤波器依次连接，所述第二电放大器与所述电光调制器连接；
[0016]所述电光调制器用于调制所述第一光信号；
[0017]所述第一光电探测器用于将调制后的所述第一光信号转换为电信号，生成第一电信号；
[0018]所述第一电放大器和所述第二电放大器用于为谐振腔提供增益；
[0019]所述电滤波器用于提供起振频率。
[0020]可选的，所述锁相环路模块包括：压控移相器、锁相环电路和环路滤波电路；
[0021]所述压控移相器与所述环路滤波电路连接，所述锁相环电路与所述环路滤波电路连接；
[0022]所述压控移相器用于移动第一电信号的相位；
[0023]所述锁相环电路用于分析所述第一电信号的频率和相位；
[0024]所述环路滤波电路用于对移动相位后的所述第一电信号的分路电信号进行滤波。
[0025]可选的，所述超弱频偏信号检测模块包括：光纤合束器、第二光电探测器和移相器；
[0026]所述光纤合束器、所述第二光电探测器和所述移相器依次连接；
[0027]所述光纤合束器用于合束所述第二光信号和所述待检测超弱频偏光信号，生成合束光信号；
[0028]所述第二光电探测器用于将所述合束光信号转换为电信号，生成所述拍频信号；
[0029]所述移相器用于调节所述拍频信号的相位。
[0030]可选的，所述锁相环路模块通过稳定所述光电振荡器谐振腔的腔长，进而稳定所述光电振荡器的所述起振模式的起振频率。
[0031]可选的，还包括功分器，所述功分器用于将移动相位后的所述第一电信号分成两路输出。
[0032]可选的，还包括电谱仪，所述电谱仪用于将所述所述拍频信号的频谱数据进行频偏反演分析，得到频偏信息。
[0033]本专利技术还提供了一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测方法，包括以下步骤：
[0034]获取第一光信号，得到光电振荡器的起振模式，同时输出第一电信号；
[0035]获取待检测超弱频偏光信号和第二光信号，生成拍频信号，
[0036]基于移动相位后的所述第一电信号与所述拍频信号，进行频谱分析，得到超弱频偏信号信息。
[0037]可选的，所述频谱分析中各频率的计算表达式为：
[0038]|f1‑
f0|＝f
OEO
[0039]其中，f1为待检测超弱频偏光信号的频率，f0为输入激光的频率，f
OEO
为光电振荡器的起振频率。
[0040]可选的，所述超弱频偏信号信息的计算公式为：
[0041]f1＝|f1‑
f
OEO
|
[0042]其中，f1为待检测超弱频偏光信号的频率，f0为输入激光的频率，f
OEO
为光电振荡器的起振频率。
[0043]本专利技术具有如下技术效果：
[0044]1.本专利技术实现了高刷新率，高分辨率，高灵敏度的超弱频偏信号的检测；
[0045]2.本专利技术通过谐振腔本振模式的放大作用，具有响应超弱频偏信号的性能，对超弱频偏信号的检测具有很高的探测灵敏度，甚至具有单光子探测能力；
[0046]3.本专利技术通过灵活调节光电振荡器(optoelectronic oscillator，OEO)谐振腔的起振频率，匹配超弱频偏信号和激光器之间的频率失谐量，从而提高了频移探测范围；
[0047]4.本专利技术在待测信号频率变化的情况下具有很高的刷新率，简化了现有超弱频偏信号检测中后期数据处理庞大的问题，且系统稳定，超弱频偏信号检测模块采用光纤结构，抗电磁干扰能力强。
附图说明
[0048]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]图1为本专利技术实施例一基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统原理图；
[0050]图2为本专利技术实施例二基于光电振荡器的超弱频偏信号检测方法流程图；
[0051]图3为本专利技术实施例三基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统原理图；
[0052]图1中：1、激光器；2、光纤分束器；3、电光调制器；4、第一光电探测器；5、第一电放大器；6、电滤波器；7、压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，包括：激光发射模块、光电振荡器模块、锁相环路模块和超弱频偏信号检测模块；所述激光发射模块用于发射激光，生成第一光信号和第二光信号；所述光电振荡器模块用于获取第一光信号，得到光电振荡器的起振模式，同时输出第一电信号；所述锁相环路模块用于稳定所述光电振荡器的所述起振模式的起振频率；所述超弱频偏信号检测模块用于获取待检测超弱频偏光信号和所述第二光信号，生成拍频信号，并携带频偏信息反馈回所述光电振荡器模块；所述锁相环路模块移动相位后的所述第一电信号与所述超弱频偏信号检测模块输出的所述拍频信号，耦合至所述光电振荡器模块，得到超弱频偏信号信息。2.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：激光器和光纤分束器；所述激光器与所述光纤分束器连接；所述激光器用于发射激光；所述光纤分束器用于分解所述激光，得到第一光信号和第二光信号。3.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述光电振荡器模块包括：电光调制器、第一光电探测器、第一电放大器、电滤波器和第二电放大器；所述电光调制器、所述第一光电探测器、所述第一电放大器和所述电滤波器依次连接，所述第二电放大器与所述电光调制器连接；所述电光调制器用于调制所述第一光信号；所述第一光电探测器用于将调制后的所述第一光信号转换为电信号，生成第一电信号；所述第一电放大器和所述第二电放大器用于为谐振腔提供增益；所述电滤波器用于提供起振频率。4.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的超弱频偏信号检测系统，其特征在于，所述锁相环路模块包括：压控移相器、锁相环电路和环路滤波电路；所述压控移相器与所述环路滤波电路连接，所述锁相环电路与所述环路滤波电路连接；所述压控移相器用于移动所述第一电信号的相位；所述锁相环电路用于分析所述第一电信号的频率和相位；所述环路滤波电路用于对移动相位后的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于晋龙，罗浩，王菊，马闯，韩旭，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：