光电振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及振荡器领域，特别地，涉及一种光电振荡器。
【背景技术】
[0002] 光电振荡器（Opto-electronic Oscillator, OEO)是一种结合微波与光子技术的 新型振荡器，因其在微波、毫米波频段具有极低相噪而受到较高的关注，能广泛应用于雷 达、电子战、精确测量等领域。与传统微波振荡器相比较，0E0具有以下优点：1、具有极低相 噪，且相噪不随振荡频率的提高而显著增大，是微波与毫米波、甚至太赫兹波低相噪信号源 的重要候选；2、能够为信息系统提供电、光两种输入方式，可应用于各种电子系统以及光通 信、微波光子学系统；3、0E0不仅能够产生振荡信号，而且能够实现锁相、倍频等信号处理 功能以及一些传感、测量等功能，应用广泛。综上所述，0E0具有一些传统振荡器无法媲美 的特性，是产生极低相噪微波、毫米波振荡器的重要候选之一，具有较高的实用价值。
[0003] 0E0的实用化当前主要面临两大问题：其一，要实现0E0的低相噪必须要采用长光 纤卷作为延时，而随着光纤的长度增加，模式间隔会随着缩小（对于10GHz振荡频率0E0而 言，lkm光纤对应200kHz的模式间隔），在微波频段无法用窄带滤波器；其二，组成0E0的电 光调制器、光纤卷、微波放大器等均为环境敏感器件，外界环境因素的波动会造成振荡频率 的漂移。故亟需设计一种实现低相噪的同时克服"多模并存"与"环境敏感"问题的解决方 法，以保证振荡信号的单模低相噪稳定输出。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型提供了一种光电振荡器，以解决现有的光电振荡器存在低相噪单模输 出难以实现及因环境干扰导致的振荡频率偏移的技术问题。
[0005] 本实用新型采用的技术方案如下：
[0006] 一种光电振荡器，包括用于输出光载波的激光器，激光器连接用于构成光电混合 谐振腔的光电循环回路，
[0007] 光电振荡器还包括用于注入锁定信号至光电循环回路以实现边模抑制的注入锁 相模块及用于导频控制以补偿光电循环回路的延时波动的稳定控制模块。
[0008] 进一步地，注入锁相模块包括用于生成注入信号的第一信号源及用于调节注入信 号的信号功率的可调衰减器，可调衰减器的输出端耦合至光电循环回路。
[0009] 进一步地，光电循环回路包括：依次连接的电光调制器、光纤卷、光电探测器、微波 放大器、压控移相器、窄带滤波器，窄带滤波器的输出端连接电光调制器的电输入端；
[0010] 激光器发送的光载波经电光调制器后通过光纤卷进行延时，延时后的光信号通过 光电探测器还原成电信号，电信号经过微波放大器放大后再通过压控移相器进行相位调 节，压控移相器根据稳定控制模块输出信号进行相位调节，经相位调节后的电信号再经窄 带滤波器滤波后反馈给电光调制器进入下一次循环；
[0011] 可调衰减器的输出端耦合至窄带滤波器与电光调制器的电输入端的连接通道上。
[0012] 进一步地，稳定控制模块包括用于生成导频参考源的第二信号源、移相器、混频 器、低通滤波器及基带信号处理模块，
[0013] 第二信号源输出的信号分为两路，一路通过移相器移相后输出给混频器，另一路 通过电光调制器进入光电循环回路，并经微波放大器输出至混频器；
[0014] 混频器的输出端连接低通滤波器，低通滤波器连接基带信号处理模块，基带信号 处理模块生成压控信号给压控移相器的电压输入端，以补偿光电循环回路的延时波动。
[0015] 进一步地，移相器对第二信号源输出的信号移相的角度为90度。
[0016] 进一步地，第一信号源采用介质振荡器，第二信号源采用晶振源。
[0017] 本实用新型具有以下有益效果：
[0018] 本实用新型光电振荡器，结合注入锁相与导频控制技术，通过设置注入锁相模块， 通过注入锁定信号至光电循环回路实现边模抑制，保证光电振荡器单模稳定输出，通过设 置稳定控制模块，以提取光电循环回路各器件的延时波动并进行相应的延时波动补偿，以 达到稳定振荡频率的目的，从而实现了光电振荡器的低相噪单模稳定输出，且由于导频控 制与注入锁定信号锁定的循环振荡在不同频段进行，避免了相互干扰，有效地避免了控制 电路噪声对振荡信号的寄生效应，不仅如此，采用导频技术来实现OEO的稳定性控制，还可 克服传统锁相控制中参考源对振荡信号近载频相噪的制约，保证OEO全频段低相噪性能的 实现。
[0019] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优 点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0020] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的 示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图 中：
[0021] 图1是本实用新型优选实施例光电振荡器的结构示意图；
[0022] 图2是本实用新型优选实施例光电循环回路的结构示意图；
[0023] 图3是本实用新型优选实施例注入锁相模块的结构示意图；
[0024] 图4是本实用新型优选实施例稳定控制模块的结构示意图；
[0025] 图5是本实用新型优选实施例光电振荡器的另一结构示意图；
[0026] 图6是本实用新型优选实施例光电振荡器的振荡信号频谱示意图，其中，（a)为注 入锁定信号前的频谱示意图、（b)为注入锁定信号后的频谱示意图；
[0027] 图7是本实用新型优选实施例光电振荡器的输出稳定性示意图；
[0028] 图8是本实用新型优选实施例光电振荡器的相噪指标示意图。
[0029] 附图标记说明：
[0030] 10、激光器；
[0031] 20、光电循环回路；21、电光调制器；22、光纤卷；23、光电探测器；24、微波放大器； 25、压控移相器；26、窄带滤波器；
[0032] 30、注入锁相模块；31、第一信号源；32、可调衰减器；
[0033] 40、稳定控制模块；41、第二信号源；42、移相器；43、混频器；44、低通滤波器；45、 基带信号处理模块。
【具体实施方式】
[0034] 以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利 要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0035] 本实用新型旨在提供一种能够实现微波振荡信号的低相噪单模稳定输出的光电 振荡器，结合注入锁相和导频控制技术来实现，具体地，采用注入锁相方式实现边模抑制， 以保证单模输出，采用导频控制技术来克服环境对光电振荡器的影响，以实现稳定输出。
[0036] 参照图1，本实用新型的优选实施例提供了一种光电振荡器，包括用于输出光载波 的激光器10,激光器10连接用于构成光电混合谐振腔的光电循环回路20,光电振荡器还包 括用于注入锁定信号至光电循环回路20以实现边模抑制的注入锁相模块30及用于导频控 制以补偿光电循环回路20的延时波动的稳定控制模块40。本实施例光电振荡器结合注入 锁相与导频控制技术，通过设置注入锁相模块，通过注入锁定信号至光电循环回路实现边 模抑制，保证光电振荡器单模稳定输出，通过设置稳定控制模块，以提取光电循环回路各器 件的延时波动并进行相应的延时波动补偿，以达到稳定振荡频率的目的，从而实现了光电 振荡器的低相噪单模稳定输出，且由于导频控制与注入锁定信号锁定的循环振荡在不同频 段进行，避免了相互干扰，有效地避免了控制电路噪声对振荡信号的寄生效应，不仅如此， 采用导频技术来实现OEO的稳定性控制，还可克服传统锁相控制中参考源对振荡信号近载 频相噪的制约，保证OEO全频段低相噪性能的实现。。
[0037] 参照图2,本实施例中，光电循环回路20包括：依次连接的电光调制器21、光纤卷 22、光电探测器23、微波放大器24、压控移相器25、窄带滤波器26,窄带滤波器26的输出端 连接电光调制器21的电输入端；激光器10提供待调制的光载波，激光器10发送的光载波 经电光调制器21后通过光纤卷22进行延时，延时后的光信号通过光电探测器23还原成电 信号，电信号经过微波放大器24放大后再通过压控移相器25进行相位调节，压控移相器 25根据稳定控制模块40输出信号进行相位调节，经相位调节后的电信号再经窄带滤波器 26滤波后反馈给电光调制器21进入下一次循环。对于某些特定频点信号，如果其满足巴 克豪森条件（开环增益大于1，相位差为2JI的整数倍），该频点的信号就能实现正反馈振 荡。为了实现振荡回路的低相噪输出，要求环内光纤卷足够长，而长光纤延时造成了模式间 隔非常小，在微波频段无法用窄带滤波器抑制杂散模式，造成"多模输出"的问题。
[0038] 本实施例中，采用注入锁相模块30通过微波源注入锁定的方式来解决OEO "多模 并存"的问题，抑制光电振荡器的杂散模式。具体地，参照图3,注入锁相模块30包括用于生 成注入信号的第一信号源31及用于调节注入信号的信号功率的可调衰减器32,本实施例 中，第一信号源32采用介质振荡器，注入源频率与振荡信号一致，可调衰减器32的输出端 耦合至光电循环回路20。本实施例中，参照图5,可调衰减器32的输出端耦合至窄带滤波器 26与电光调制器21的电输入端的连接通道上。注入信号作为参考源经可调衰减器32后耦 合进入光电循环回路，与振荡信号的某个模式频率对准，完成注入锁定，实现对其它模式的 有效抑制，旨在实现振荡信号的单模输出；可调衰减器32用于调节