副载波光锁相环系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型实施例涉及光锁相环技术领域，尤其涉及一种副载波光锁相环系统。
【背景技术】
[0002] 随着自由空间光通信技术的发展，为了增加自由空间光通信系统的灵敏度，在自 由空间光通信系统中使用光锁相环系统，通过光锁相环系统可以将信号光和本振光的频率 及相位锁定。
[0003] 在现有技术中，光锁相环系统的工作原理如下:将信号激光器生成信号光、以及光 压控振荡器生成的本振光传输至相位检测模块，相位检测模块对信号光和本振光进行处 理，得到信号光和本振光的相位差信号Ud(t)，Ud(t)包含了信号光和本振光之间的相位差信 息，相位检测模块将U d(t)传输至环路滤波器，环路滤波器根据Ud(t)的频率确定控制电压Uc (t)，并将Uc(t)发送至光压控振荡器以调整本振光的输出频率，然后光压控振荡器将输出 频率调整后的本振光发送至相位检测模块，重复上述过程，直至信号光和本振光的相位差 恒定、频率相等，使得信号光和本振光的频率及相位锁定。
[0004] 然而，在现有技术中，只有当信号光和本振光的频差(Ud(t)的频率)小于预设频率 时，环路滤波器才能正常工作，对于常用的一阶有源滤波器，假设该滤波器的阻尼系数为ζ， 自然频率为f n，只有当Ud(t)的频率小于2XGXfJt，环路滤波器才能正常工作；由于滤波器 的阻尼系数ζ为定值，光锁相环系统的相位误差和自然频率f n成正比，若自然频率fn过高时， 会导致光锁相环系统的相位误差增大，性能降低，因此，需要将自然频率f n设置在一定范围 内，进而使得环路滤波器的工作频带较窄，导致光锁相环系统的工作频带较窄。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型实施例提供一种副载波光锁相环系统，用以提高副载波光锁相环系统 的工作频带。
[0006] 本实用新型实施例提供一种一种副载波光锁相环系统，包括:信号激光器、相位检 测模块、频差调整模块、环路滤波器、控制电压处理模块以及光压控振荡器，其中，
[0007] 所述信号激光器的输出端与所述相位检测模块的第一输入端连接，所述相位检测 模块的第一输出端与所述频差调整模块的输入端连接，所述相位检测模块的第二输出端与 所述环路滤波器的输入端连接，所述频差调整模块的输出端与所述控制电压处理模块的第 一输入端连接，所述环路滤波器的输出端与所述控制电压处理模块的第二输入端连接，所 述控制电压处理模块的输出端与所述光压控振荡器的输入端连接，所述光压控振荡器的输 出端与所述相位检测模块的第二输入端连接；
[0008] 所述相位检测模块，用于接收所述信号激光器发送的信号光和所述光压控振荡器 发送的第一本振光，确定所述信号光和所述第一本振光的相位差信号，并分别向所述频差 调整模块和所述环路滤波器发送所述相位差信号；
[0009] 所述频差调整模块，用于接收所述相位差信号，根据所述相位差信号的频率确定 第一控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述第一控制电压；
[0010]所述环路滤波器，用于接收所述相位差信号，在所述相位差信号的频率小于预设 频率时，根据所述相位差信号的频率确定第二控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述 第二控制电压；
[0011] 所述控制电压处理模块，用于在所述相位差信号的频率大于预设频率时，接收所 述第一控制电压，根据所述第一控制电压确定综合控制电压，并向所述光压控振荡器发送 所述综合控制电压;或者，在所述相位差信号的频率小于或等于预设频率时，接收第一控制 电压和第二控制电压，根据第一控制电压和所述第二控制电压确定综合控制电压，并向所 述光压控振荡器发送所述综合控制电压；
[0012] 所述光压控振荡器还用于，接收所述综合控制电压，并根据所述综合控制电压生 成第二本振光，并向所述相位检测模块发送所述第二本振光。
[0013] 如上所述的副载波光锁相环系统，所述相位检测模块包括混频器和平衡接收机； 其中，
[0014] 所述混频器的第一输入端与所述信号激光器的输出端连接，所述混频器的第二输 入端与所述光压控振荡器的输出端连接，所述混频器的输出端与所述平衡接收机的输入端 连接，所述平衡接收机的第一输出端与所述频差调整模块的输入端连接，所述平衡接收机 的第二输出端与所述环路滤波器的输入端连接；
[0015] 所述混频器，用于接收所述信号光和所述第一本振光，并对所述信号光和所述第 一本振光进行相干混频处理，得到上支路混频信号和下支路混频信号，并向所述平衡接收 机发送所述上支路混频信号和所述下支路混频信号；
[0016] 所述平衡接收机，用于接收所述上支路混频信号和所述下支路混频信号，根据所 述上支路混频信号得到第一相位差信号，根据所述下支路混频信号得到第二相位差信号， 并向所述频差调整模块发送所述第一相位差信号和所述第二相位差信号；
[0017] 相应的，所述频差调整模块具体用于，接收所述第一相位差信号和所述第二相位 差信号，根据所述第一相位差信号和所述第二相位差信号确定所述第一控制电压，并向所 述光压控振荡器发送所述第一控制电压；
[0018] 所述平衡接收机还用于，根据所述第一相位差信号和所述第二相位差信号得到第 三相位差信号，并向所述环路滤波器发送所述第三相位差信号；
[0019] 相应的，所述环路滤波器具体用于，接收所述第三相位差信号，在所述第三相位差 信号的频率小于预设频率时，根据所述第三相位差信号的频率确定第二控制电压，并向所 述光压控振荡器发送所述第二控制电压。
[0020] 如上所述的副载波光锁相环系统，所述频差调整模块包括依次连接的限幅放大 器、分频电路、比较单元、控制电压确定单元以及控制电压生成单元，其中，
[0021] 所述限幅放大器与所述平衡接收机的第一输出端连接，所述控制电压生成单元的 输出端与所述控制电压处理模块的第一输入端连接；
[0022] 所述限幅放大器，用于接收所述平衡接收机发送的所述第一相位差信号和所述第 二相位差信号，并对所述第一相位差信号和所述第二相位差信号的幅度进行调整，并向所 述分频电路发送幅度调整后的第一相位差信号和幅度调整后的第二相位差信号；
[0023] 所述分频电路，用于接收所述幅度调整后的第一相位差信号和所述幅度调整后的 第二相位差信号，并分别对所述幅度调整后的第一相位差信号和所述幅度调整后的第二相 位差信号进行分频处理，向所述比较单元发送所述分频处理后的第一相位差信号和分频处 理后的第二相位差?目号；
[0024] 所述比较单元，用于接收所述分频处理后的第一相位差信号和所述处理分频后的 第二相位差信号，根据所述分频处理后的第一相位差信号和所述处理分频后的第二相位差 信号得到方波信号，并向所述控制电压确定单元发送所述方波信号；
[0025] 所述控制电压确定单元，用于接收所述方波信号，并根据所述方波信号确定所述 第一相位差信号和所述第二相位差信号对应的频率差，根据所述频率差确定控制电压值， 并向所述控制电压生成单元发送所述控制电压值；
[0026] 所述控制电压生成单元，用于接收所述控制电压值，根据所述控制电压值生成所 述第一控制电压，并向所述控制电压处理模块105发送所述第一控制电压。
[0027] 如上所述的副载波光锁相环系统，所述控制电压处理模块具体用于：
[0028] 接收所述第一控制电压，确定所述综合控制电压为所述第一控制电压，并向所述 光压控振荡器发送所述综合控制电压；
[0029]或者，
[0030] 接收所述第一控制电压和所述第二控制电压，确定所述综合控制电压为所述第一 控制电压和所述第二控制电压之和，并向所述光压控振荡器发送所述综合控制电压。
[0031] 如上所述的副载波光锁相环系统，所述光压控振荡器包括本振激光器、电压控振 荡器EV⑶、调制器驱动放大器以及马赫-曾德尔调制器ΜΖΜ，所述EV⑶的输入端与所述控制 电压处理模块的输出端连接，所述EVCO的输出端与所述调制器驱动放大器的输入端连接， 所述调制器驱动放大器的输出端和所述本振激光器的输出端分别与所述MZM的输入端连 接;其中，
[0032]所述EVC0,用于接收控制电压处理模块发送的所述综合控制电压，根据所述综合 控制电压生成初始射频驱动信号，并向所述调制器驱动放大器发送所述初始射频驱动信 号；
[0033] 所述调制器驱动放大器，用于接收所述初始射频驱动信号，对所述初始射频调制 信号进行放大处理，得到放大处理后的射频驱动信号，并向所述MZM发送所述放大处理后的 射频驱动信号；
[0034] 所述本振激光器，用于生成初始光，并向所述MZM发送所述初始光；
[0035]所述MZM用于，接收所述放大处理后的射频驱动信号以及所述初始光，根据所述放 大处理后的射频驱动信号以及所述初始光生成所述第二本振光，并向所述相位检测模块发 送所述第二本振光。
[0036] 如上所述的副载波光锁相环系统，所述混频器为180度混频器，相应的，所述180度 混频器具体用于:接收所述信号光和所述第一本振光，并对所述信号光和所述第一本振光 进行180度相干混频处理，得到上支路混频信号和下支路混频信号，并向所述平衡接收机发 送所述上支路混频信号和所述下支路混频信号。
[0037] 如上所述的副载波光锁相环系统，所述第三相位差信号为所述第一相位差信号和 所述第二相位差信号之差。
[0038] 如上所述的副载波光锁相环系统，所述方波信号的占空比为0.5
[0039]