本发明涉及微波信号生成技术领域，具体涉及一种基于交叉相位调制的可调谐光电振荡器。
背景技术：
光电振荡器是一种近年来广受关注的光生微波技术。光电振荡器产生的高频信号的性能与频率无关，因此可产生高频谱纯度、高稳定性和低相位噪声的微波信号，同时具有可生成光信号和电信号的特点，广泛应用于无线通信、军用雷达、光波通信等领域，然而实际应用需求更多的是聚焦在光电振荡器的可调谐性上。
传统的可调谐光电振荡器主要有以下几种：一种是采用中心频率固定的电滤波器来实现选模输出，通过改变滤波器的温度来改变滤波器中心频率从而实现可调谐光电振荡器，但是这种结构稳定度低；一种是采用钇铁石榴石（YIG）电可调谐滤波器替代传统的射频滤波器，当调节YIG带通滤波器的驱动电流时，可以改变YIG带通滤波器的中心频率，但是YIG带通滤波器通常需要一个高精度的电压源来调节它的中心频率，价格昂贵，并且由于该方案采用电学控制的方法，振荡频率比较容易产生漂移。结构灵活多变的方案是利用色散元件的色散效应和电光强度调制器一起形成中心频率可变的带通微波光子滤波器。调节激光器的输出波长或者偏振控制器的偏振态或者是色散元件的色散值，可得到较大调谐范围的微波信号。但是激光器输出波长、偏振控制器的偏振态以及色散元件的色散值都比较容易受到温度和周围环境影响，因此系统稳定度不高。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题提供一种基于交叉相位调制的可调谐光电振荡器，该发明基于交叉相位调制原理实现环腔中振荡频率相移量的连续调谐，从而改变环路延时，最终微调起振频率，实现振荡频率的精细连续可调谐，弥补了当前可调谐光纤振荡器调谐量不能小步长改变的不足。
本发明提供的技术方案是：
一种基于交叉相位调制的可调谐光电振荡器，包括窄线宽激光器，所述的高功率窄线宽激光器输出的光波依次经过双驱动电光强度调制器、光耦合器一、马赫-曾德尔干涉仪和非线性光纤环镜，所述的马赫-曾德尔干涉仪由光耦合器二和光耦合器三构成，所述的非线性光纤环境由波分复用器、高非线性光纤和光耦合器四构成；所述的光耦合器三输出的光依次经过光电探测器、放大器、带通滤波器、10dB耦合器和3dB电桥，最后3dB电桥连接于双驱动电光强度调制器形成环腔；所述的可调谐光电振荡器还包括有控制光，所述的控制光依次经过掺铒光纤放大器和偏振控制器进入到波分复用器，通过波分复用器进入到非线性光纤环镜中。
具体的，所述的窄线宽激光器为1550nm高功率窄线宽激光器。
具体的，所述的非线性光纤环境的连接方式是光耦合器四的一端两个接口分别与波分复用器的公共端和高非线性光纤的一端相连，高非线性光纤的另一端与波分复用器的输入一端相连，波分复用器的另一输入端与偏振控制器一端相连。
本发明所提供的一种基于交叉相位调制的可调谐光电振荡器利用1550nm高功率窄线宽激光器产生光波，经过双驱动电光强度调制器形成单边带调制的光信号，通过马赫-曾德尔（M-Z）干涉仪后进入非线性光纤环镜，整个系统构成一个环形腔，环形腔中的高非线性光纤用于产生泵浦光与信号光之间的交叉相位调制，干涉信号经耦合器三输出后在光电探测器中拍频恢复成射频信号，该信号相位可由泵浦光功率控制。
双驱动电光强度调制器产生的单边带调制光信号表示为
其中，和分别为光波和所产生单边带调制光信号的幅度；和分别为光波和射频信号的角频率。
经过非线性光纤环镜中的非线性效应后，耦合器三输出信号光场可表示为
经过光电探测器的外差混频，恢复成相位可控的射频信号
其中，R为探测器响应度，为泵浦功率控制的射频相移。
本发明整个系统构成一个环形腔，当环形腔的增益大于环腔损耗时，光波在环腔振荡，通过带通滤波器选出所需的高频信号，通过对控制光功率的控制能够实时改变系统环腔相位，实现振荡频率连续可调谐；该系统利用双驱动电光强度调制器产生单边光波信号，消除系统色散对信号传输的影响；非线性光纤环镜进一步对整个系统环腔中模式进行选择，降低多模起振对系统性能的影响；通过交叉相位调制机理，对控制光功率控制实现振荡频率连续可调谐。
附图说明
图1是本发明系统结构图。
1窄线宽激光器 2双驱动电光强度调制器 3光耦合器一 4光耦合器二
5光耦合器三 6光耦合器四 7波分复用器 8高非线性光纤 9偏振控制器
10 掺铒光纤放大器 11控制光 12光电探测器 13 放大器 14带通滤波器
15 10dB耦合器 16 3dB电桥。
具体实施方式
如图所示为一种基于交叉相位调制的可调谐光电振荡器的结构示意图，包括1550nm高功率窄线宽激光器1，所述的高功率窄线宽激光器输出的光波依次经过双驱动电光强度调制器2、光耦合器一3、马赫-曾德尔干涉仪和非线性光纤环镜，所述的马赫-曾德尔干涉仪由光耦合器二4和光耦合器三5构成，所述的非线性光纤环境由波分复用器7、高非线性光纤8和光耦合器四6构成，光耦合器四6的一端两个接口分别与波分复用器7的公共端和高非线性光纤8的一端相连，高非线性光纤8的另一端与波分复用器7的输入一端相连，所述的光耦合器三5输出的光依次经过光电探测器12、放大器13、带通滤波器14、10dB耦合器15和3dB电桥16，最后3dB电桥16连接于双驱动电光强度调制器2形成环腔；所述的可调谐光电振荡器还包括有控制光11，所述的控制光11依次经过掺铒光纤放大器10和偏振控制器9进入到波分复用器7，通过波分复用器7进入到非线性光纤环镜中。
本发明光源为1550nm高功率窄线宽激光器1，光耦合器二4和光耦合器三5构成马赫-曾德尔干涉仪，波分复用器7、高非线性光纤8和光耦合器四6构成非线性光纤环镜，1550nm高功率窄线宽激光器1输出的高功率窄线宽激光依次经过双驱动电光强度调制器2、光耦合器一3、马赫-曾德尔干涉仪和非线性光纤环镜，然后由光耦合器三5输出的光再依次经过光电探测器12、放大器13、带通滤波器14、10dB耦合器15、3dB电桥16，最后连接于双驱动电光强度调制器2。当整个环腔的增益大于损耗时，满足条件的模式在环腔里一次次放大最终形成振荡，产生所需频率的微波信号。
控制光输出经过掺铒光纤放大器EDFA10、偏振控制器9、波分复用器7进入到非线性光纤环镜中，通过改变控制光的输出功率，在非线性效应下，光纤环镜的传输相位随着发生改变，进而影响整个环腔的相位变化，最终通过环腔的相位变化达到频率连续可调谐的目的。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。