一种光生高稳毫米波方法及装置制造方法及图纸

技术编号：40532639 阅读：9 留言：0更新日期：2024-03-01 13:53

本申请提供一种光生高稳毫米波方法及装置。光生高稳毫米波方法包括：将激光生成装置输出的单频激光信号输入相位调制器，采用微波信号作为调制信号，对单频激光信号进行调制，得到调制后的信号；微波信号具有超稳激光频率稳定度，调制后的信号覆盖预设频率范围的调制边带；采用滤波装置对调制后的信号进行滤波，得到目标信号，目标信号包括两个调制后的调制边带；采用第一光电探测器探测目标信号，得到毫米波信号。采用本申请提供的光生高稳毫米波方法，可以通过较简单的结构得到频率稳定度较高的毫米波信号。

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【技术实现步骤摘要】

本申请属于毫米波领域，尤其涉及一种光生高稳毫米波方法及装置。

技术介绍

1、毫米波具有极宽的带宽，在相同的天线尺寸下，毫米波的波束相较微波更窄。同时，毫米波探测能力强，安全保密性好，毫米波元器件和微波波段元器件相比尺寸更小，因此毫米波系统更容易小型化。毫米波波段具有4个大气窗口，高稳定度毫米波信号可用于空地间高速率、大容量的无线通信领域，还可以应用在6g光通信、毫米波时间同步、毫米波雷达、未来医疗等领域。

2、现有产生毫米波的方法主要分为电学方法和光学方法两类。电学方法是基于电学多步倍频方法将低频信号倍频至毫米波段。该方法需要倍频步骤多、设备复杂，另外获得的毫米波信号的频率稳定度低，一般低于e-13量级。另一种基于光学的毫米波产生方法主要有外调制器法、双波长激光器法以及电光振荡器方法。

3、其中，双波长激光器法又叫双外差法，是通过高速光电探测器探测两束激光的差频信号，得到毫米波信号。这种方法如果两个激光信号相位不相关，得到的毫米波信号将会包含两束激光的相位噪声。为了克服两束激光相位不相关问题，可以采用锁相的方法将两束激光锁定，但是采用这种方法的系统结构复杂，且易受环境干扰。

4、采用电光振荡器方法产生毫米波信号的系统结构简单，成本低，但是产生的毫米波信号的稳定度差、相位噪声高。

5、外调制器法是利用一个微波信号调制载波激光器，产生相位相关的调制信号，最终得到毫米波信号。采用该方法的系统结构简单，但是产生毫米波信号的稳定度受限于调制信号的稳定度以及最终光学滤波效果，导致稳定度较差。</p>

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种光生高稳毫米波方法及装置，可以通过更为简单的结构产生稳定度较好的毫米波信号。

2、本申请实施例的第一方面提供了一种光生高稳毫米波方法，包括：

3、将激光生成装置输出的单频激光信号输入相位调制器，采用微波信号作为调制信号，对所述单频激光信号进行调制，得到调制后的信号；所述微波信号具有超稳激光频率稳定度，所述调制后的信号覆盖预设频率范围的调制边带；

4、采用滤波装置对所述调制后的信号进行滤波，得到目标信号，所述目标信号包括两个调制后的调制边带；

5、采用第一光电探测器探测所述目标信号，得到毫米波信号。

6、在一实施例中，所述方法还包括：

7、将飞秒脉冲信号的预设频率的脉冲锁定在超稳激光上，以及锁定所述飞秒脉冲信号的载波包络相移频率，得到锁定后的信号；

8、根据第二光电探测器探测所述锁定后的信号所得的探测信号，得到所述微波信号。

9、在一实施例中，所述根据第二光电探测器探测所述锁定后的信号所得的探测信号，得到所述微波信号，包括：

10、对所述探测信号进行滤波和功率放大，得到所述微波信号。

11、在一实施例中，所述微波信号的功率根据所述目标信号中的两个调制后的调制边带的频率确定。

12、本申请实施例的第二方面提供了一种光生高稳毫米波装置，包括：激光生成装置、微波生成装置、相位调制器、滤波装置以及第一光电探测器；

13、所述激光生成装置用于输出单频激光信号；

14、所述微波生成装置用于输出微波信号，所述微波信号具有超稳激光频率稳定度；

15、所述相位调制器用于以所述微波信号为调制信号，对所述单频激光信号进行调制，得到调制后的信号，所述调制后的信号覆盖预设频率范围的调制边带；

16、所述滤波装置用于对所述调制后的信号进行滤波，得到目标信号，所述目标信号包括两个调制后的调制边带；

17、所述第一光电探测器用于探测所述目标信号，得到毫米波信号。

18、在一实施例中，所述激光生成装置包括第一激光器以及第一功率放大器，所述第一激光器用于输出第一单频激光，所述第一功率放大器用于对所述第一单频激光进行功率放大，得到所述单频激光信号。

19、在一实施例中，所述微波生成装置包括超稳激光生成装置、飞秒脉冲激光器、锁定装置以及第二光电探测器；所述超稳激光生成装置用于输出超稳激光，所述飞秒脉冲激光器用于输出飞秒脉冲信号；所述锁定装置用于将所述飞秒脉冲信号的预设频率的脉冲锁定在所述超稳激光上，以及锁定所述飞秒脉冲信号的载波包络相移频率，得到锁定后的信号；所述第二光电探测器用于探测所述锁定后的信号，得到探测信号，所述微波信号由所述探测信号生成。

20、在一实施例中，所述滤波装置包括第一光纤准直器、滤波器和第二光纤准直器；所述第一光纤准直器用于将所述调制后的信号垂直入射进所述滤波器，所述滤波器用于对所述调制后的信号进行滤波，将滤波后的信号输入第二光纤准直器；所述第二光纤准直器用于将所述滤波后的信号耦合入光纤中，经所述光纤输出的信号为所述目标信号。

21、在一实施例中，所述滤波装置包括第一光纤准直器、第一偏振组件、滤波器、第二偏振组件和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器用于将所述调制后的信号垂直入射到所述第一偏振组件中，所述第一偏振组件用于将所述调制后的信号调整为第一方向的偏振光，将所述第一方向的偏振光入射进所述滤波器，所述滤波器用于对所述第一方向的偏振光进行滤波，将滤波后的信号入射到所述第二偏振组件，所述第二偏振组件用于将滤波后的信号调整为第二方向的偏振光，将所述第二方向的偏振光再次入射进所述滤波器；所述滤波器用于对所述第二方向的偏振光进行再次滤波，得到再次滤波后的信号；所述第二光纤准直器用于将所述再次滤波后的信号耦合入光纤中，经所述光纤输出的信号为所述目标信号。

22、本申请实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的光生高稳毫米波方法。

23、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过将激光生成装置输出的单频激光信号输入相位调制器，采用微波信号作为调制信号，对单频激光信号进行调制，得到目标信号，再对目标信号进行滤波和探测，得到毫米波信号，从而可以将具有超稳激光频率稳定度的微波信号倍频至毫米波段。因此，通过简单的系统即可得到具有超稳激光频率稳定度的毫米波信号。同时，由于目标信号是采用微波信号作为调制信号对单频激光进行调制后得到的，因此对单频激光的性能要求不高，进而可以降低设备成本。

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【技术保护点】

1.一种光生高稳毫米波方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第二光电探测器探测所述锁定后的信号所得的探测信号，得到所述微波信号，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波信号的功率根据所述目标信号中的两个调制后的调制边带的频率确定。

5.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的方法。

6.一种光生高稳毫米波装置，其特征在于，包括：激光生成装置、微波生成装置、相位调制器、滤波装置以及第一光电探测器；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述激光生成装置包括第一激光器以及第一功率放大器，所述第一激光器用于输出第一单频激光，所述第一功率放大器用于对所述第一单频激光进行功率放大，得到所述单频激光信号。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述微波生成装置包括超

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波装置包括第一光纤准直器、滤波器和第二光纤准直器；所述第一光纤准直器用于将所述调制后的信号垂直入射进所述滤波器，所述滤波器用于对所述调制后的信号进行滤波，将滤波后的信号输入第二光纤准直器；所述第二光纤准直器用于将所述滤波后的信号耦合入光纤中，经所述光纤输出的信号为所述目标信号。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波装置包括第一光纤准直器、第一偏振组件、滤波器、第二偏振组件和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器用于将所述调制后的信号垂直入射到所述第一偏振组件中，所述第一偏振组件用于将所述调制后的信号调整为第一方向的偏振光，将所述第一方向的偏振光入射进所述滤波器，所述滤波器用于对所述第一方向的偏振光进行滤波，将滤波后的信号入射到所述第二偏振组件，所述第二偏振组件用于将滤波后的信号调整为第二方向的偏振光，将所述第二方向的偏振光再次入射进所述滤波器；所述滤波器用于对所述第二方向的偏振光进行再次滤波，得到再次滤波后的信号；所述第二光纤准直器用于将所述再次滤波后的信号耦合入光纤中，经所述光纤输出的信号为所述目标信号。

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【技术特征摘要】

1.一种光生高稳毫米波方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第二光电探测器探测所述锁定后的信号所得的探测信号，得到所述微波信号，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波信号的功率根据所述目标信号中的两个调制后的调制边带的频率确定。

6.一种光生高稳毫米波装置，其特征在于，包括：激光生成装置、微波生成装置、相位调制器、滤波装置以及第一光电探测器；

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述微波生成装置包括超稳激光生成装置、飞秒脉冲激光器、锁定装置以及第二光电探测器；所述超稳激光生成装置用于输出超稳激光，所述飞秒脉冲激光器用于输出飞秒脉冲信号；所述锁定装置用于将所述飞秒脉冲信号的预设频率的脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张首刚，闫露露，尹默娟，杜志静，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：

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