一种基于量子点激光器的光子微波信号产生器及获取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于量子点激光器的光子微波信号产生器及获取方法，所述产生器包括可调谐半导体激光器、量子点激光器、非球面透镜、分束器、中性密度片、光纤布拉格光栅、隔离器、分束器和光电探测器，所述可调谐半导体激光器的输出光注入到量子点激光器中，量子点激光器输出单周期振荡的光经非球面透镜聚焦后，再经分束器分成两部分；一部分光经光纤布拉格光栅滤波后反馈回量子点激光器的腔内；另一部分光依次经隔离器和非球面透镜聚焦后被分束器分成两部分，一部分为输出光子微波信号，另一部分则经光电探测器转化为电信号后进行微波信号质量检测和调节。本发明专利技术解决了光注入半导体激光器线宽较宽、相噪较大等问题，显著提高光子微波的质量。高光子微波的质量。高光子微波的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子点激光器的光子微波信号产生器及获取方法


[0001]本专利技术涉及光子微波
，尤其涉及一种基于量子点激光器的光子微波信号产生器及获取方法。

技术介绍

[0002]光子微波产生技术由于其在光纤无线电通信网络、光子雷达系统和卫星通信系统中的潜在应用而受到了广泛关注。
[0003]传统的电子方法产生微波信号具有成本高、频率调节范围有限等问题，而光子方法产生微波信号具有高速、宽频率可调性、低功率消耗和系统结构简单等优点。
[0004]目前产生光子微波主要有以下几种方法：基于两个半导体激光器的光学外差法、模式锁定的半导体激光器、光电振荡器、直接或外部调制的半导体、或利用光注入半导体的单周期动力学产生等。
[0005]在这些技术中，利用光注入引起的单周期动力学产生光子微波信号拥有一些突出的优点，例如，持续和宽范围的频率可调性、由于全光结构而导致的低设备成本、不需要微波种子源和近似的单边带光谱结构，这有利于提高它在光纤中的传播效率。
[0006]但是半导体激光器的自发辐射噪声使得单周期动力学中固有的包含了相位噪声，这会导致产生的光子微波信号具有较大的线宽，阻碍了光子微波信号的实际应用。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种基于量子点激光器的光子微波信号产生器及获取方法，以解决现有技术中光注入半导体激光器线宽较宽、相噪较大等的技术问题。
[0008]为解决上述问题，本专利技术的第一目的在于提供一种基于量子点激光器的光子微波信号产生器，包括窄线宽激光器、量子点激光器、第一非球面透镜、第二非球面透镜、第一分束器、第二分束器、中性密度片、光纤布拉格光栅、隔离器和光电探测器，所述光纤布拉格光栅的输出端连接到所述第一分束器，所述隔离器和第二分束器的输出端均连接到所述第一分束器，其中：
[0009]所述窄线宽激光器的输出光注入到所述量子点激光器中，所述量子点激光器输出单周期振荡的光经所述第一非球面透镜聚焦后，再经所述第一分束器分成两部分；
[0010]一部分光经所述中性密度片和所述光纤布拉格光栅滤波后反馈回所述量子点激光器的腔内，所述中性密度片用来调节反馈光的强度，所述光纤布拉格光栅用来降低光子微波信号的线宽和相噪；
[0011]另一部分光依次经所述隔离器和所述第二非球面透镜聚焦后被所述第二分束器分成两部分，一部分为输出的光子微波信号，另一部分则经所述光电探测器转化为电信号后进行微波信号质量检测和调节。
[0012]优选的，所述窄线宽激光器为可调谐波长形式的半导体激光器或者光纤激光器。
[0013]优选的，所述窄线宽激光器和量子点激光器均为单模激光源。
[0014]优选的，通过调节所述窄线宽激光器和/或所述量子点激光器的频率，改变产生微波信号的频率范围。
[0015]优选的，通过调节所述光纤布拉格光栅输出的波形幅度，改变产生微波信号的带宽。
[0016]优选的，所述光电探测器的带宽为0～150GHz，响应度为1A/W。
[0017]本专利技术的第二目的在于提供一种基于量子点激光器的光子微波信号的获取方法，采用如上述所述的基于量子点激光器的光子微波信号产生器，所述获取方法包括如下步骤：
[0018]S1：窄线宽激光器产生的连续光信号输入到量子点激光器；
[0019]S2：量子点激光器输出单周期振荡的光，经第一非球面透镜聚焦后进入第一分束器；
[0020]S3：第一分束器的输出端分成两束信号光，第一束信号光经中性密度片后进入光纤布拉格光栅的输入端，光纤布拉格光栅的输出端连接到第一分束器，第二束信号经隔离器后进入第二非球面透镜的输入端，从第二非球面透镜聚焦后的信号光进入第二分束器的输入端，隔离器和第二分束器的输出端均连接到第一分束器；
[0021]S4：从第二分束器的输出端分成两束信号光，第一束信号光经第二分束器的反射输出，第二束信号经第二分束器进入光电探测器的输入端；
[0022]S5：第二束信号经过光电探测器转化为电信号后，进行微波信号质量检测和调节。
[0023]优选的，在步骤S3和步骤S4中，第一分束器与第二分束器的摆放角度对称设置。
[0024]本专利技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
[0025]基于量子点激光器具有窄的线宽、低的相位噪声等优点，本专利技术利用可调谐半导体激光器发出的频率可调的光注入到量子点激光器中产生光子微波信号，量子点激光器输出单周期振荡的光，经第一非球面透镜聚焦后进入第一分束器，第一分束器的输出端分成两束信号光，第一束信号光经中性密度片后进入光纤布拉格光栅的输入端，其中中性密度片用来调节反馈光的强度，而光纤布拉格光栅进行光反馈，以进一步降低光子微波信号的线宽和相噪，获得高质量的光子微波信号；而第二束信号光经隔离器后进入第二非球面透镜的输入端，从第二非球面透镜聚焦后的信号光进入第二分束器的输入端，一部分光为输出的光子微波信号，另一部分光经光电探测器转化为电信号后进行微波信号质量检测和调节，该光子微波信号可应用到光载无线通信网络、传感器和雷达系统中。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中基于量子点激光器的光子微波信号产生器的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中基于量子点激光器的光子微波信号的获取方法的流程示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]1‑
可调谐半导体激光器；2
‑
量子点激光器；3
‑
第一非球面透镜；4
‑
第一分束器；5
‑
中性密度片；6
‑
光纤布拉格光栅；7
‑
隔离器；8
‑
第二非球面透镜；9
‑
第二分束器；10
‑
光电探测器。
具体实施方式
[0030]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。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。
[0033]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0034]现有技术当中，传统光注入半导体激光器产生的光子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子点激光器的光子微波信号产生器，其特征在于，包括窄线宽激光器(1)、量子点激光器(2)、第一非球面透镜(3)、第二非球面透镜(8)、第一分束器(4)、第二分束器(9)、中性密度片(5)、光纤布拉格光栅(6)、隔离器(7)和光电探测器(10)，所述光纤布拉格光栅(6)的输出端连接到所述第一分束器(4)，所述隔离器(7)和第二分束器(9)的输出端均连接到所述第一分束器(4)，其中：所述窄线宽激光器(1)的输出光注入到所述量子点激光器(2)中，所述量子点激光器(2)输出单周期振荡的光经所述第一非球面透镜(3)聚焦后，再经所述第一分束器(4)分成两部分；一部分光依次经所述中性密度片(5)和所述光纤布拉格光栅(6)滤波后反馈回所述量子点激光器(2)的腔内，所述中性密度片(5)用来调节反馈光的强度，所述光纤布拉格光栅(6)用来降低光子微波信号的线宽和相噪；另一部分光依次经所述隔离器(7)和所述第二非球面透镜(8)聚焦后被所述第二分束器(9)分成两部分，一部分为输出的光子微波信号，另一部分则经所述光电探测器(10)转化为电信号后进行微波信号质量检测和调节。2.根据权利要求1所述的基于量子点激光器的光子微波信号产生器，其特征在于：所述窄线宽激光器(1)为可调谐波长形式的半导体激光器或者光纤激光器。3.根据权利要求1所述的基于量子点激光器的光子微波信号产生器，其特征在于：所述窄线宽激光器(1)和所述量子点激光器(2)均为单模激光源。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于量子点激光器的光子微波信号产生器，其特征在于：通过调节所述窄线宽激光器(1)和/或所述量子点激光器(2)的频率，改...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋再富，张定梅，
申请(专利权)人：荆楚理工学院，
类型：发明
国别省市：