专利名称：提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电子及微波光子学领域，尤其是涉及一种提高有理数谐波锁 模激光器产生微波频谱纯度方法及装置。
背景技术：
随着信息技术的迅猛发展，人们的生产生活、国家的国防建设等方方面面 对信息的需求量都与日俱增。同时，信息的种类也趋于多样化，如数据、语音、 视频、多媒体等。数据量的猛增必然要求通信系统的带宽随之提高。作为通信 最常用的工具，无线通信系统在数据业务、语音、雷达等方面均有着广泛应用。 在无线通信系统中，为了获得更高的数据传输速率，就必须提高无线载波的工
作频率。目前大多数无线通信业务的工作频率都集中在5 GHz以下，如果采用 高频微波信号作为载波，系统容量将得到大大提升。另一方面，随着光纤无线 通信(Radio-over-Fiber, RoF)技术的不断发展和趋向成熟，解决了高频微波在大气 中传输损耗过大的问题，使得光纤和无线通信的深入融合发展成为可能。在此 背景之下，对于高频微波的需求变得更为迫切。
由于电子瓶颈的限制，电学方法产生的微波信号频率很难提升。相比之下， 光学方法在频率上不受限制，成为一条产生高频微波信号的重要途径。高频微 波的光学产生方法有多种，其中利用有理数谐波锁模激光器输出的纵模通过拍 频产生高频微波是基本产生方法之一。在这种方法中，由于有理数谐波锁模激 光器的输出频谱不可避免地存在低次谐波，这些谐波通过拍频会产生其它低频 微波，形成噪声。因此，采取有效方法对有理数谐波锁模激光器的输出频谱进 行处理，从而提高产生的微波频谱纯度十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度 方法及装置。
本发明采用的技术方案是
一、 一种提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度的方法 采用具有周期性滤波特性的梳状滤波器件对有理数谐波锁模激光器的输出
频谱进行滤波，去除不必要的低次谐波，然后通过拍频得到高频谱纯度的高频
微波信号。
3二、 一种提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度的装置
本装置包括有理数谐波锁模激光器、光电探测器和具有周期性滤波特性的梳状滤波器；在有理数谐波锁模激光器和光电探测器之间引入具有周期性滤波特性的梳状滤波器装置。
所述的梳状滤波器为马赫-曾德干涉仪、Sagnac环或法布里-珀罗谐振腔。
本发明具有的有益效果是
采用具有周期性滤波特性的梳状滤波器件对有理数谐波锁模激光器的输出频谱进行有效滤波，去除低次谐波，通过拍频提高了高频微波信号的频谱纯度。
图1是提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度的方法示意图。
图2是提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度的装置示意图。
图3是有理数谐波锁模激光器的输出脉冲图。
图4是有理数谐波锁模激光器的输出光谱图。
图5是有理数谐波锁模激光器的输出光直接拍频得到的频谱图。
图6是梳状滤波器的透射谱图。
图7是滤波后的有理数谐波锁模激光器输出脉冲图。
图8是滤波后的有理数谐波锁模激光器输出光谱图。
图9是有理数谐波锁模激光器的输出光经过滤波后拍频得到的频谱图。
图中l.偏振控制器，2.电光调制器，3.低频信号源，4.光放大器，5.隔离器，
6.滤波器，7.耦合器/分束器，8.梳状滤波器，9.光电探测器。
具体实施例方式
本发明提出的提高有理数谐波锁模激光器产生的微波频谱纯度的方法可以用图1所示的系统框图来描述，有理数谐波锁模激光器的输出频谱在发生光学拍频之前，首先经过梳状滤波器滤波，调节滤波器的周期与激光器的重复频率相一致，充分滤除低次谐波，然后通过光学拍频即可获得高纯度的微波频谱。
根据图1所示的原理，提高有理数谐波锁模激光器产生的微波频谱纯度的装置如图2所示，在有理数谐波锁模激光器和光电探测器9之间引入了具有周期性滤波特性的梳状滤波器8。图2中框图所示的部分是有理数谐波锁模激光器的一种结构，包括偏振控制器l、强度调制器2、低频信号源3、光放大器4、隔离器5、滤波器6、耦合器/分束器7。在该激光器中，通过强度调制器2施加一个低频的驱动信号厶w，调整该信号频率使其偏离基腔频率/rav的整数倍即/ ^ = ("±1/^/，，其中"、P均为正整数，则激光器输出脉冲序列的重复频率
4为(甲± 1)/"^= P厶W，即为驱动信号频率的P倍。将有理数谐波锁模激光器的输 出激光在光电探测器上进行光学拍频，产生的微波频率与激光脉冲的重复频率 相同，也为/^M。但是，在有理数谐波锁模激光器中，由于各个脉冲所经历的 损耗不同，因而存在输出脉冲幅值不均衡的问题，体现在频域上就是输出脉冲 的频谱除了有理数谐波/ /，W之外，还存在其他低次谐波。利用这样的激光输出 进行拍频，其结果就是产生的微波信号中除了所需要的高频信号，还存在其他 低频微波噪声，从而影响产生微波信号的纯度。
通过有理数谐波锁模激光器产生的微波信号频谱纯度可以通过滤波加以改
善。采用一个梳状滤波器，例如马赫-曾德干涉仪、Sagnac环、法布里-珀罗谐振 腔等，调节梳状滤波器的相关参数，使得产生的滤波谱的周期恰好为/^w，则 可有效抑制有理数谐波锁模激光器输出光谱中的低次谐波，从时域上观察就是 脉冲的幅度得到了均衡。经过滤波器以后，在光电探测器上进行拍频即可获得 高频谱纯度的微波信号。 实施例1:
在一个腔长约为45.4 m的有理数谐波锁模激光器中，当调制器上施加的驱 动信号频率为2.495 GHz时沐当于566次谐波)，可以获得常规的主动锁模激 光脉冲。将驱动信号的频率改变基腔频率的1/4，通过有理数谐波锁模，即可获 得一个重复频率约为10 GHz的脉冲输出，其时域波形和频率光谱分别如图3和 图4所示。将该激光脉冲直接在光电探测器上拍频，得到的微波频谱如图5所 示。可见，由于脉冲强度的不均衡导致了产生微波信号纯度的下降。
实施例2:
在实施例1中的有理数谐波锁模激光器输出之后，采用一个马赫-曾德干涉 仪进行滤波，该干涉仪的透射谱如图6所示，其周期约为10GHz，与激光器的 有理数谐波频率相吻合。经过滤波以后，脉冲的时域波形和频率光谱分别如图7 和图8所示。将滤波后的激光脉冲在光电探测器上拍频，得到的微波频谱如图9 所示。可见，通过梳状滤波器的滤波有效抑制了输出脉冲中的低次谐波，实现 了脉冲强度的均衡，从而使得拍频产生的微波信号频谱纯度大大提高。
在本发明中，偏振控制器、电光调制器、低频信号源、光放大器、为隔离 器、滤波器、耦合器/分束器、梳状滤波器和光电探测器均可选用各种商业化元 器件。
权利要求
1. 一种提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度的方法，其特征在于采用具有周期性滤波特性的梳状滤波器件对有理数谐波锁模激光器的输出频谱进行滤波，去除不必要的低次谐波，然后通过拍频得到高频谱纯度的高频微波信号。
2. 用于权利要求1所述的提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度方 法的装置，包括有理数谐波锁模激光器、光电探测器(9)和具有周期性滤波特性 的梳状滤波器(8)，其特征在于在有理数谐波锁模激光器和光电探测器(9)之间 引入具有周期性滤波特性的梳状滤波器(8)。
3. 根据权利要求1所述的提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度方 法的装置，其特征在于所述的梳状滤波器(8)为马赫-曾德干涉仪、Sagnac环或 法布里-珀罗谐振腔。
全文摘要
本发明公开了一种提高有理数谐波锁模激光器产生微波频谱纯度方法及装置。在有理数谐波锁模激光器和光电探测器之间引入具有周期性滤波特性的梳状滤波器，该梳状滤波器件对有理数谐波锁模激光器的输出频谱进行滤波，去除不必要的低次谐波，通过拍频提高高频微波信号的频谱纯度。
文档编号H01S1/00GK101478108SQ200910095319
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者傅娇娇, 高士明 申请人:浙江大学