一种基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置，包括：宽谱光源、光滤波器、第一光放大器、第二光放大器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、可调光延迟线、光电调制器、色散光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、微波放大器、第一光纤跳线、第二光纤跳线、第三光纤跳线、第四光纤跳线、第五光纤跳线、第六光纤跳线、第七光纤跳线、第一电缆线和第二电缆线。本发明专利技术能够产生宽带可调的微波信号，采用微波光子滤波器，代替传统的点滤波器，且避免了传统基于宽谱源切割的光电振荡器在某些频点不能产生的缺陷，具有低成本，宽带可调，相位噪声低的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光通信和微波领域的装置，具体是一种基于宽谱光源的可调谐的光电振荡装置。
技术介绍
低相位噪声、频率可调的微波信号，在无线通信、光载微波通信、雷达等应用中具有重要应用。其中相位噪声是衡量微波的主要的重要指标之一，它主要指短期频率稳定性。目前，市场上产生高质量微波信号的主流方案是采用石英振荡器，但是石英振荡器仅在低频处存在高Q值的振荡模式，要获取更高频率的微波信号，需要在石英振荡器后接倍频电路，通过倍频方法将微波信号转换至高频，但随着倍频次数的增加，微波信号质量将不断恶化。虽然原子钟的相位噪声可以达到-150dBc/HZ@10KHZ，但输出频率只能到几十MHz。因此，传统方案很难获得高质量、高频率且大范围可调谐的微波信号。随着光电技术的发展，加拿大渥太华大学的Jianping Yao等人首先提出了光电振荡器的概念(参见 X.S.Yao and L.Maleki, “Optoelectronic microwave oscillator, ^J.0pt.Soc.Amer.B13, 1725 - 1735, 1996)。光电振荡器一般主要组成包括:一个激光器、一个光电调制器、一段延迟器件、一个光电探测器、一个微波放大器、以及高Q值的微波带通滤波器。其工作原理是:微波放大器产生的白噪声通过光电调制器调制激光器产生的连续光，调制后的激光经过一段单模光纤延迟线后进入光电探测器转换为电信号；电信号通过电滤波器、微波放大器之后反馈回到光电调制器；由于单模光纤的延时特性，整个闭环将产生一系列频率等间隔的振荡模式；且由于高Q值的微波带通滤波器的存在，仅有一个振荡模式可以存留下来，最终实现高质量的单模振荡。上述光电振荡器虽然可以产生高质量、高频露出的微波信号，但其调谐范围受限于电滤波器的调谐范围。为了克服此局限，研究者近期提出了多种新型光电振荡器方法与结构。Jianping Yao等人利用调制器级联与啁啾光纤光栅、相移布拉格光纤光栅构成了宽带可调的光电振荡器，但其虽然宽带可调，但超模噪声较大，微波频率受激光器波长漂移影响(参见 B.Yang, X.F.Jin, X.M.Zhang, S.L.Zheng, H.Chi, and Y.Wang, “A widebandfrequency-tunable optoelectronic oscillator based on a narrowband phase-shiftedFBG and wavelength tuning of laser，，，IEEE Photon.Technol.Lett., 24 (I), 73 -75，2012)。之后又利用基于宽带光源的单响应微波光子滤波器结构，实现了微波的可调谐，但由于受色散载波抑制效应，某些频点将受抑制，无法实现对微波频率进行连续调谐(参见M.Li, ff.Z.Li, J.P.Yao, “Tunable optoelectronic oscillator incorporating a high-Qspectrum-sliced photonic microwave transversal filter,，，IEEE Photon.Technol.Lett.,24(14), 1251 - 1253，2012)。与此同时，传统的光电振荡器采用电滤波器作为选模器件，而电滤波器的调谐范围有限，故传统光电振荡器很难做到宽带调谐。因此，采用微波光子信号处理技术，利用微波光子滤波器与电振荡器结合将是下一代可调谐电光振荡器的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种宽带可调的光电振荡器，从而实现对光电振荡器的大范围连续可调。本专利技术的技术解决方案如下:—种基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置，特点是其构成包括:宽谱光源、光滤波器、第一光放大器、第二光放大器、第一光纤稱合器、第二光纤稱合器、第三光纤I禹合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、可调光延迟线、光电调制器、色散光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、微波放大器、第一光纤跳线、第二光纤跳线、第三光纤跳线、第四光纤跳线、第五光纤跳线、第六光纤跳线、第七光纤跳线、第一电缆线和第二电缆线，上述元部件的连接关系如下:所述的宽谱光源的输出端通过第一段光纤跳线与所述的光滤波器的输入端相连，该光滤波器的输出端接第一光放大器的输入端，该第一光放大器的输出端经第二光纤跳线接第一光纤稱合器的输入端，该第一光纤稱合器的第一输出端经第三光纤跳线与第一偏振控制器的输入端连接，第一偏振控制器的输出端接所述的光电强度调制器的光输入端，该光电调制器的输出端经第六光纤跳线接第二光纤耦合器的第一输入端；所述的第一光纤I禹合器的第二输出端通过第四光纤跳线与第二偏振控制器的输入端连接，该第二偏振控制器的输出端接所述的可调光延时线的输入端，该可调光延时线的输出端经过第五段光纤跳线与所述的第二光纤耦合器的第二输入端相连；所述的第二光纤耦合器的输出端接所述的色散光纤，该色散光纤的另一端接所述的第二光放大器的输入端，该第二光放大器的输出端经第七光纤跳线接所述的第三光纤耦合器的输入端，该第三光纤稱合器的第一输出端接所述的第一光电探测器，第一光电探测器的输出端为本装置的微波信号输出端；所述的第三光纤耦合器的第二输出端接所述的第二光电探测器的输入端，该第二光电探测器的输出端经第一电缆线接所述的微波放大器的输入端，该微波放大器的输出端经第二电缆线与所述的光电调制器的电输入端相连。所述的宽谱光源为自发辐射光源(ASE)或者超辐射发光二极管光源(SLED)。所述的光滤波器为可调光滤波器或布拉格光栅。所述的光电调制器为光强度调制器或者光相位调制器。所述的光强度调制器为铌酸锂MZ结构光强度调制器或者电吸收调制器，所述的相位调制器为铌酸锂相位调制器。所述的色散器件为单模光纤、色散补偿光纤或线性啁啾光纤光栅，光纤长度的选取范围为数米 数千米。所述的微波放大器为RF放大器或者低噪声放大器。所述的第三光纤I禹合器的第一输出端和第二输出端的输出比为73%:23%。所述的第一光放大器和第二光放大器，用于放大光信号，使链路的插损减小，提高光电链路的开环增益。所述的色散光纤为高Q值微波储能器件。所述的第一光纤耦合器6与第二耦合器15连成的双臂结构，经过色散，由于强度调制与相位调制的不断转换，将产生正弦状连续切割谱。所述的第三光纤I禹合器的第一输出端73%与第一商用光电探测器20组成输出微波链路，以减小微波耦合器或功分器对环内微波功率的减小。所述的微波放大器为增益器件，用于放大所述光电探测器输出的微波信号，并使光电反馈回路的开环增益大于1.所述可调光延时线用于对所述的光电振荡器产生的微波信号进行连续调谐。本专利技术具有以下优点:1、本专利技术基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置，利用一个宽谱光源、一个光电调制器、一个可调光延时线、一个光电探测器以及两个光纤耦合器共同构成了微波光子滤波器，并将其与光电振荡器相结合。通过调谐可调光延时线的延时大小，可以实现对微波光子滤波器的连续调谐，避免了载波抑制效应，从而实现对光电振荡器的大范围连续可调。2、本专利技术，利用光调制器对宽谱光源进行调制，利用色散对调制方式-强度调制与相位调制的不断转换，等效的电切割方法实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置，特征是其构成包括：宽谱光源（1）、光滤波器（3）、第一光放大器（4）、第二光放大器（17）、第一光纤耦合器（6）、第二光纤耦合器（15）、第三光纤耦合器（19）、第一偏振控制器（9）、第二偏振控制器（10）、可调光延迟线（12）、光电调制器（11）、色散光纤（16）、第一光电探测器（20）、第二光电探测器（22）、微波放大器（24）、第一光纤跳线（2）、第二光纤跳线(5)、第三光纤跳线(7)、第四光纤跳线(8)、第五光纤跳线(13)、第六光纤跳线(14)、第七光纤跳线（18）、第一电缆线（23）和第二电缆线（25），上述元部件的连接关系如下：所述的宽谱光源（1）的输出端通过第一光纤跳线（2）与所述的光滤波器（3）的输入端连接，该光滤波器（3）的输出端接第一光放大器（4）的输入端，该第一光放大器（4）的输出端经第二光纤跳线(5)接第一光纤耦合器（6）的输入端，该第一光纤耦合器（6）的第一输出端经第三光纤跳线(8)与第一偏振控制器（9）的输入端连接，第一偏振控制器（9）的输出端接所述的光电强度调制器（10）的光输入端，该光电调制器（10）的输出端经第六光纤跳线(14)接第二光纤耦合器（15）的第一输入端；所述的第一光纤耦合器（6）的第二输出端通过第四光纤跳线(7)与第二偏振控制器（11）的输入端连接，该第二偏振控制器（11）的输出端接所述的可调光延时线（12）的输入端，该可调光延时线（12）的输出端经过第五光纤跳线（13）与所述的第二光纤耦合器（15）的第二输入端相连；所述的第二光纤耦合器（15）的输出端接所述的色散光纤（16），该色散光纤（16）的另一端接所述的第二光放大器（17）的输入端，该第二光放大器（17）的输出端经第七光纤跳线（18）接所述的第三光纤耦合器（19）的输入端，该第三光纤耦合器（19）的第一输出端接所述的第一光电探测器（20），第一光电探测器（20）的输出端（21）为本装置的微波信号输出端；所述的第三光纤耦合器（19）的第二输出端接所述的第二光电探测器（22）的输入端，该第二光电探测器（22）的输出端经第一电缆线（23）接所述的微波放大器（24）的输入端，该微波放大器（24）的输出端经第二电缆线（25）与所 述的光电调制器（10）的电输入端相连。...
【技术特征摘要】
1.一种基于宽谱光源的频率可调谐的光电振荡装置，特征是其构成包括:宽谱光源(I)、光滤波器(3)、第一光放大器(4)、第二光放大器(17)、第一光纤稱合器(6)、第二光纤耦合器(15)、第三光纤耦合器(19)、第一偏振控制器(9)、第二偏振控制器(10)、可调光延迟线(12)、光电调制器(11)、色散光纤(16)、第一光电探测器(20)、第二光电探测器(22)、微波放大器(24)、第一光纤跳线(2)、第二光纤跳线(5)、第三光纤跳线(7)、第四光纤跳线(8)、第五光纤跳线(13)、第六光纤跳线(14)、第七光纤跳线(18)、第一电缆线(23)和第二电缆线(25)，上述元部件的连接关系如下: 所述的宽谱光源(I)的输出端通过第一光纤跳线(2)与所述的光滤波器(3)的输入端连接，该光滤波器(3)的输出端接第一光放大器(4)的输入端,该第一光放大器(4)的输出端经第二光纤跳线(5)接第一光纤稱合器(6)的输入端,该第一光纤稱合器(6)的第一输出端经第三光纤跳线(8)与第一偏振控制器(9)的输入端连接,第一偏振控制器(9)的输出端接所述的光电强度调制器(10)的光输入端，该光电调制器(10)的输出端经第六光纤跳线(14)接第二光纤I禹合器(15)的第一输入端； 所述的第一光纤耦合器(6)的第二输出端通过第四光纤跳线(7)与第二偏振控制器(II)的输入端连接，该第二偏振控制器(11)的输出端接所述的可调光延时线(12)的输入端，该可调光延时线(12)的输出端经过第五光纤跳线(13)与所述的第二光纤耦合器(15)的第二输入端相连； 所述的第二光纤耦合器(15)的输出端接所述的色散光纤(16)，该色散光纤(16)的另一端接所述的第二光放大器(17)的输入端，该第二光放大器(17)的输出端经第七光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹卫文，刘辰钧，姜文宁，卢加林，吴龟灵，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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