一种低相位噪声射频光电探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种低相位噪声射频光电探测器，该探测器包括：直流电压源；光电二极管，用于对光频梳输出的激光进行耦合，产生由阴极向阳极的感应电流信号，其中，所述直流电压源用于对所述光电二极管提供电压偏置，使所述光电二极管工作在电压反偏状态；直流电压偏置器，用于获取所述光电二极管的感应电流信号，并输出低相位噪声重频射频信号及高次谐波信号；滤波器，用于对所述直流电压偏置器输出的低相位噪声的重频射频电压信号及高次谐波信号进行滤波处理获得单一频率的重频信号

【技术实现步骤摘要】
一种低相位噪声射频光电探测器


[0001]本专利技术是关于一种低相位噪声射频光电探测器，涉及光电

。

技术介绍

[0002]光频梳
(
激光频率梳
)
是一种近年来新兴的飞秒激光技术，由于其宽光谱
、
低噪声
、
频率稳定等特性，已经成为诸多光学测量领域的强大工具之一
。
光频梳的核心是锁模飞秒脉冲激光器，它的重复频率信号具有极低的相位噪声和极高的信噪比
(80dB
或更高
)。
通常在
kHz
傅里叶频率以上具有比当前所有电学压控振荡器更低的相位噪声水平，这一特性使得光频梳也被作为光学振荡器用于产生超低噪声的微波源
。
光电探测器是将光频梳的光信号转换为电信号的重要器件，但是在光电转化过程以及电信号放大的过程中引容易入额外噪声
。
由于光频梳本身的超低噪声特性，光电探测器很容易因为噪底过高而将光频梳原本的低噪声信号恶化
。
[0003]现有技术的光电探测器通常采用
PIN
光电二极管加跨阻放大器
(TIA)
的结构，首先是将光信号吸收后转化为电流信号，再通过跨阻放大的方式以合适的增益转化为电压信号
。
上述结构较为成熟，易于实现，能够覆盖从直流到
GHz
频率较宽的带宽，但是受限于跨阻电阻的热噪声和运算放大器的输入输出噪声，在用于低噪声光频梳的重频探测时，通常在重频载波信号几
kHz
傅里叶频率以上的噪声谱就已经完全被探测器的噪底所覆盖，无法测出光频梳真正的噪声水平，大幅限制了光频梳的高精度应用
。
[0004]因此，研究设计低相位噪声的光电探测器对于充分发挥光频梳的性能，拓展更多高精度的测量应用具有重要意义
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够获得更高信噪比的低相位噪声射频光电探测器
。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：一种低相位噪声射频光电探测器，该探测器包括：
[0007]直流电压源；
[0008]光电二极管，用于对光频梳输出的激光进行耦合，产生由阴极向阳极的感应电流信号，其中，所述直流电压源用于对所述光电二极管提供电压偏置，使所述光电二极管工作在电压反偏状态；
[0009]直流电压偏置器，用于获取所述光电二极管的感应电流信号，并输出低相位噪声重频射频电压信号及高次谐波信号；
[0010]滤波器，用于对所述直流电压偏置器输出的低相位噪声的重频射频电压信号及高次谐波信号进行滤波处理获得单一频率的重频信号
。
[0011]进一步地，所述光电二极管采用
PIN
型光电二极管
。
[0012]进一步地，所述直流电压偏置器包括公共端
、
直流端和交流端；
[0013]所述公共端连接所述
PIN
型光电二极管的阳极，用于获取感应电流信号；
[0014]所述直流端通过一电阻接地使电流能够形成闭环；
[0015]所述交流端作为重频信号的输出端口连接所述滤波器
。
[0016]进一步地，该探测器还包括射频低噪声放大器，所述射频低噪声放大器用于对所述滤波器输出的重频信号进行功率放大
。
[0017]进一步地，该探测器还包括滤波装置，所述滤波装置用于对所述射频低噪声放大器放大后的信号再次滤波，消除其他被放大的谐波信号获得足够功率的低噪声重频信号
。
[0018]进一步地，所述滤波器采用低通或带通滤波器
。
[0019]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下特点：
[0020]1、
本专利技术的低相位噪声射频光电探测器能够在更宽的傅里叶频率范围内揭示光信号的真实噪声，获得更高的信噪比
。
[0021]2、
本专利技术采用无源探测设计并反向使用直流电压偏置器将
PIN
光电二极管所测得的交直流混合信号分开，专门针对交流信号成分进行隔直处理，使所关注的重频信号不受电流所流经电阻的热噪声以及有源运算放大器的噪声影响
。
[0022]3、
本专利技术采用滤波器和常用于无线通信领域的射频低噪声放大器的组合针对单一频率的激光重频信号
(
基频或谐波
)
采用射频的方法进行放大，即使在激光信号强度较弱或谐波阶次较高时依然能保证足够的增益而不抬高噪底，与使用高增益系数的跨阻放大器存在显著不同
。
[0023]综上，本专利技术能够用于探测光频梳或锁模激光器相关射频信号，特别适用于对超低相位噪声的光学信号
(
例如飞秒激光频率梳的重复频率信号及高次谐波信号，或者双光梳激光干涉信号
)
进行光电探测
。
附图说明
[0024]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了
。
附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制
。
在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件
。
在附图中：
[0025]图1为本专利技术实施例的低相位噪声射频光电探测器的结构示意图
。
[0026]图2为本专利技术实施例的光电探测器
(
线状曲线
)
与常见商用光电探测器
(
点状曲线
)
对同一光频梳测得重复频率信号的相位噪声谱对比图
。
具体实施方式
[0027]应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制
。
除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式
。
术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征
、
步骤
、
操作
、
元件和
/
或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征
、
步骤
、
操作
、
元件
、
部件
、
和
/
或它们的组合
。
文中描述的方法步骤
、
过程
、
以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序
。
还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤
。
[0028]为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低相位噪声射频光电探测器，其特征在于，该探测器包括：直流电压源；光电二极管，用于对光频梳输出的激光进行耦合，产生由阴极向阳极的感应电流信号，其中，所述直流电压源用于对所述光电二极管提供电压偏置，使所述光电二极管工作在电压反偏状态；直流电压偏置器，用于获取所述光电二极管的感应电流信号，并输出低相位噪声重频射频电压信号及高次谐波信号；滤波器，用于对所述直流电压偏置器输出的低相位噪声的重频射频电压信号及高次谐波信号进行滤波处理获得单一频率的重频信号
。2.
根据权利要求1所述的低相位噪声射频光电探测器，其特征在于，所述光电二极管采用
PIN
型光电二极管
。3.
根据权利要求2所述的低相位噪声射频光电探测器，其特征在于，所述直流电压偏置器包括公共端
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宇轩，周思宇，
申请(专利权)人：光维广东科技有限公司，
类型：发明
国别省市：