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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波光子学,具体涉及强度前馈的主动锁模耦合式光电振荡器。
技术介绍
1、高频谱纯净度的微波信号广泛用于无线通信系统、雷达信号、测量系统等领域。光电振荡器可以产生低相位噪声、高边模抑制比的微波信号,具有频率可调谐的优势。传统的主动锁模激光器因为腔内噪声较高、模式之间相位抖动以及模式增益竞争的原因,无法实现高边模抑制比的单模信号振荡,难以产生频率纯净度高的单音信号。因此将微波光子技术与激光器结合起来,利用相位匹配条件实现稳定光脉冲的输出。
2、传统的高重复频率的光脉冲信号由主动锁模光纤激光器产生,并且通过改变注入信号的频率实现周期性的损耗调制,实现谐波信号的输出。通常输出脉冲信号的频率为基频的整数倍。但主动锁模激光器谐波工作状态时,腔内会存在超模噪声和模式竞争,导致微波信号出现幅度抖动,且随着锁模阶数的增加,幅度抖动的情况会加剧,无法输出高信噪比的微波信号。微波光子学作为微波技术和光子学技术的交叉学科,具有大带宽、低损耗的优点,光电振荡器可以通过调节电环路的相位,实现光电环路稳定的相位匹配,使得光脉冲通过调制器的透过率达到最大,实现高边模抑制比的微波信号输出。
3、光学腔内典型的提高频谱纯净度的方法是在腔内加入法布里-珀罗滤波器,装置图如图1所示,参见《applied physics letters》kazi sarwar abedin等人发表了“基于高精度光滤波器的光纤激光器超模噪声抑制方案”。pump(pump source)是980nm泵浦源,wdm(wavelength division
4、另外一种抑制光学腔内超模噪声的方式是利用光纤的非线性效应(自相位调制,交叉相位调制)和色散效应,通过在光电振荡器光学腔内加入偏振控制器和偏振相关隔离器,实现偏振相关滤波。装置图如图2所示。参见《ieee photonics technology letters》,李玉华等人发表了名为“基于非线性偏振旋转的超模噪声抑制方法”。pump(pump source)是980nm泵浦源,wdm(wavelength division multiplexer)是波分复用器,edf(erbium-doped fiber)是掺铒增益光纤,oc(optical isolator)是光耦合器,vodl(variableoptical delay line)是可调谐光学延迟线,mzm(mach-zehnder modulator)是马赫-曾德尔调制器,pc(polarization controller)是偏振控制器,fp(fabry perot)是光滤波器,rf是射频信号源。
5、腔内泵浦光的偏振态为椭圆偏振光,经过偏振相关隔离器后,椭圆偏振光变为线偏振光,并经由偏振控制器积累非线性相移,产生偏振旋转效应,从而使第二次经过偏振控制器的光脉冲经历偏振相关的损耗调制。因此这种利用被动锁模的全光域方法也可以提高边模抑制比,但是基于双折射效应的npr易受外界环境的影响,对于环境的抗干扰能力较弱,并且需要引入长光纤,精确控制光纤的动态长度。因此现有的光学环形腔内抑制超模噪声的方法存在结构复杂,不稳定,腔内损耗大的缺点。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中由于没有强度反馈结构而导致的光纤激光器输出的高重复频率光脉冲时间抖动大、输出的频谱信号边模抑制比低、频率稳定性差的问题,提出了主动锁模耦合式光电振荡器,在耦合式光电振荡器结构中加入双驱动马赫曾德尔强度调制器,将反馈信号和射频信号注入到双驱动马赫曾德尔强度调制器中,这样双音信号会对光脉冲强度进行调制,实现了主动锁模耦合式光电振荡器。
2、本专利技术解决技术问题的方案是:
3、主动锁模耦合式光电振荡器,其包括由激光泵浦源、波分复用器、增益光纤、可调光滤波器、双驱动马赫曾德尔强度调制器、偏振控制器、可调光延时线组成的锁模激光器及由光耦合器、探测器、微波放大器、宽带电滤波器和电功分器组成的光电振荡器。
4、所述的激光泵浦光源与波分复用器a端相接,波分复用器和泵浦源共同作用,为主动锁模激光器提供稳定的泵浦源,泵浦光经由波分复用器后,从c端输出连接增益光纤,增益光纤作为增益介质为主动锁模产生的光脉冲提供增益,增益光纤另一端与光隔离器的输入端相连,光隔离器对正向传输的光很小,而对反向传输的光损耗很大,保证了腔内光循环的单向传输,光隔离器的另外一端与第一可调光延时线相连,第一可调光延时线的输出端与90:10光耦合器d端相接,90:10耦合器的e端与偏振控制器相连,偏振控制器的另一端与光强度调制器相连,光强度调制器接收射频信号和光电振荡器产生的信号,并实现稳定的主动锁模。双驱动马赫曾德尔强度调制器的另外一端进入98:2光耦合器的输入端,98:2耦合器其中一个输出端进入可调光滤波器,可调光滤波器的输出端进入波分复用器的b端,形成锁模激光器结构。可调光滤波器可以抑制激光器的纵模竞争,实现波长的灵活选择。
5、经由90:10光耦合器输出的光进入第二可调光延时线,第二可调光延时线可以调整光信号进入耦合光电振荡器的光时延,使得光脉冲信号从强度调制器输出点到光时延输出点的时间延时等于光电振荡器中振荡信号到强度调制器的传输时延,光电探测器与第二可调光延时线相连,探测产生的光脉冲信号。可调电增益放大器用来放大探测器产生信号的光脉冲信号。宽带电滤波器可以选择耦合光电振荡器结构的振荡频率。电移相器可以调整耦合光电振荡器产生的微波信号的相位,与电滤波器相连,通过功分器将振荡产生的信号输入双驱动马赫曾德尔强度调制器另一个端口中,通过调节可调电增益放大的增益,可以控制反馈信号的强度。
6、本专利技术的有益效果是:本专利技术采用微波光子学技术,有效减少结构的复杂程度,提升光脉冲信号的频率稳定性和边模抑制比,通过将光电振荡器输出的反馈信号和微波源信号共同注入到双驱动马赫曾德尔强度调制器中,实现双音信号的注入锁定。另外可以灵活调节光纤激光器中的光时延和光电振荡器中电时延,实现精准的相位匹配,从而抑制谐波状态下的超模噪声。
7、1、由泵浦源、波分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.主动锁模耦合式光电振荡器,其特征是,其包括:激光泵浦源(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、光隔离器(4)、第一可调光延时线(5)、90:10光耦合器(6)、偏振控制器(7)、双驱动马赫曾德尔强度调制器(8)、98:2光耦合器(9)、可调光滤波器(10)、RF射频信号源(11)、第二可调光延时线(12)、光电探测器(13)、可调电放大器(14)、宽带电滤波器(15)、电移相器(16)和功分器(17);
2.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述激光泵浦源(1)的波长为980nm。
3.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述的波分复用器(2)为980/1550nm波分复用器。
4.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述的增益光纤(3)为两段增益光纤拼接而成的,第一段长度为5m,第二段长度为3m。
5.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述宽带电滤波器(15)选择主动锁模耦合式光电振荡器结构的振荡频率。
6.根据权利要求1
7.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述RF射频源(11)产生的参考信号和经过输出的振荡信号,在注入双驱动马赫曾德尔强度调制器(8)前,保证两个信号的相位差满足180°。
8.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述功分器(17)输出的振荡信号与RF射频源(11)产生的参考信号的差频信号注入双驱动马赫曾德尔强度调制器(8)中。
...【技术特征摘要】
1.主动锁模耦合式光电振荡器,其特征是,其包括:激光泵浦源(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、光隔离器(4)、第一可调光延时线(5)、90:10光耦合器(6)、偏振控制器(7)、双驱动马赫曾德尔强度调制器(8)、98:2光耦合器(9)、可调光滤波器(10)、rf射频信号源(11)、第二可调光延时线(12)、光电探测器(13)、可调电放大器(14)、宽带电滤波器(15)、电移相器(16)和功分器(17);
2.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述激光泵浦源(1)的波长为980nm。
3.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述的波分复用器(2)为980/1550nm波分复用器。
4.根据权利要求1所述的主动锁模耦合式光电振荡器,其特征在于,所述的增益光纤(3)为两段增益光纤拼接而成的,第一段长度为5...
【专利技术属性】
技术研发人员:王天枢,张景凯,李德琦,赵天麒,娄宏博,李保群,杜斯伦,满仲麒,郑佳伟,陈严,
申请(专利权)人:长春理工大学,
类型:发明
国别省市:
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