专利名称：一种基于注入锁定技术的宽带频率可调谐光电振荡器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光通信和微波/毫米波技术中微波光子领域，具体涉及频率可调谐光微波信号产生的光电振荡器。
背景技术：
近20多年来在微波光子技术长足发展条件下，光电振荡器(OEO)引起了广泛的关注，相当数量的国内外研究机构和科研人员在从事OEO或者与之相关的研究，OEO以其鲜明的特点得到令人瞩目的发展。 国际上最早的OEO结构由Neyer和Voges在1982年提出，利用输出端光信号反馈控制电光调制器的这种环形结构来实现振荡器。X. Yao在1994年提出的结构创建了 OEO发展的主流系统框架，它由低噪声光源，电光调制器，光纤，光电探测器，射频放大器，射频微波滤波器构成光电混合结构的振荡环路实现自注入锁定，并且X. Yao在1996年对该结构做了详细系统分析，结合实验结果建立了完整的理论分析，阐释了 OEO环路各个独立部分的功能。后来研究人员采用对温度敏感性差的光子晶体光纤(PCF)代替普通SMF构成系统链路；双环长光纤选模型OEO能够有效地抑制单环选模OEO的边模噪声，长光纤能够提供储能介质，提高信号的Q值，目前报道的多环路结构有这样几种光电混合环路的双环路结构、光电独立的双环路结构、光域分、合路的双环路结构。以上的方法基本上是ー种将连续光能量转换成为高频振荡的周期信号的装置，更多关注的是如何利用光学技术实现储能、滤波，最終得到高质量的微波信号，很少考虑到基于OEO结构产生任意频率的光微波，并且实现OEO产生光微波频率的可调谐性。
发明内容本实用新型目的是解决目前光电振荡器所产生的光微波可调谐性差、产生高频微波信号的频率受限等问题，提供一种基于注入锁定技术的宽带频率可调谐光电振荡器，实现真正意义上的产生任意频率产生且频率可调谐的光电振荡器。本实用新型提供的基于注入锁定技术的宽带频率可调谐光电振荡器包括，直调激光器、偏振控制器、光环形器、激光器、光放大器、光稱合器、偏振分束器、第一光纤、第二光纤、第一偏振控制器、第二偏振控制器、偏振合束器、光电探测器、电功分器、微波滤波器和微波放大器；直调激光器经过偏振控制器连接光环形器的第二端ロ(b)，用于外部注入连续光的激光器连接光环形器的第一端ロ(a)，光环形器的第三端ロ(C)经过光放大器连接光率禹合器输入端，光I禹合器的输出分成两路，一路作为光信号输出，另一路连接偏振分束器，偏振分束器的输出分成两路，一路依次经第一光纤和第一偏振控制器连接偏振合束器，另一路依次经第二光纤和第二偏振控制器连接偏振合束器，偏振合束器输出经光电探测器连接电功分器，电功分器的输出分成两路，一路作为电信号输出，另一路依次经微波滤波器和微波放大器反馈连接直调激光器。所述的用于外部注入连续光的激光器产生的连续光注入到直调激光器中，通过注入锁定技术产生高频载波，通过调整连续光的波长、光功率和偏振态来实现倍频技术的调谐性，从而产生所需频率的微波信号。本实用新型宽带频率可调谐光电振荡器的工作过程第一、由直调激光器(I)产生光信号；第二、光信号经过偏振控制器(2)后，再经过光环形器(3)，然后经过光放大器
(5)，然后经过光耦合器(6)把光信号分成两路，其中一路用于光信号的输出，另外一路用于构成光电振荡器的反馈回路；第三、用于光电振荡器回路的光信号经过偏振分束器(7)分成偏振正交的两路的光信号，两路光信号分别通过不同长度的光纤(8)和(9)，然后再分别经过两个偏振控制器
(10)和(11),最后通过偏振合束器(12)把偏振正交的两路光信号合成一路；第四、紧接着光信号通过光电探測器(13)转换成电信号，随后通过ー个电功分器(14)把电信号分成两路，其中一路用于电信号的输出，另外一路通过微波滤波器(15)对电信号进行滤波，随后用微波放大器(16)对滤波后的电信号进行放大，最后将电信号注入到直调激光器中，构成双环路的光电振荡器；第五、当构成回路的光电振荡器稳定起振后，将激光器(4)产生的连续光经过光环形器⑶和偏振控制器⑵注入到直调激光器⑴，在(I)中对起振后的低频光信号通过注入锁定进行倍频以后便会在光电振荡器的光路反馈部分存在较强高频光信号，在光耦合器(6)的光信号输出端得到高频光信号，在电功分器(14)的电信号输出端得到高频电信号。本实用新型的优点和有益效果I、本实用新型方案中构成光电振荡器的光微波频率可以很低，且无需微波本振。
2、产生的光微波信号由于采用注入锁定技术，因此产生的光微波频率不受限制。3、新产生光微波信号的频率的产生和可调谐性操作方法简单。
图I为本实用新型光电振荡器总体结构示意图；图2为本实用新型中注入锁定及可调谐方法工作原理示意图，a为OEO稳定振荡后存在的模式图，b为注入锁定后的模式图。图中，I直调激光器，2偏振控制器，3光环形器，4激光器，5光放大器，6光耦合器，7偏振分束器，8光纤,9光纤，10第一偏振控制器,11第二偏振控制器，12偏振合束器,13光电探测器，14电功分器,15微波滤波器,16微波放大器。
以下结合附图对基于注入锁定技术的宽带频率可调谐光电振荡器进行详细说明。
具体实施方式
实施例I图I所示为本实用新型提供的基于注入锁定技术的宽带频率可调谐光电振荡器，该光电振荡器包括，直调激光器I、偏振控制器2、光环形器3、激光器4、光放大器5、光f禹合器6、偏振分束器7、第一光纤8、第二光纤9、第一偏振控制器10、第二偏振控制器11、偏振合束器12、光电探测器13、电功分器14、微波滤波器15和微波放大器16,该光电振荡器的具体连接关系及工作过程如下直调激光器经过偏振控制器连接光环形器的第二端ロ(b)，用于外部注入连续光的激光器连接光环形器的第一端ロ(a)，光环形器的第三端ロ(C)经过光放大器连接光耦合器输入端，光I禹合器的输出分成两路，一路作为光信号输出，另一路连接偏振分束器，偏振分束器的输出分成两路，一路依次经第一光纤和第一偏振控制器连接偏振合束器，另ー路依次经第二光纤和第二偏振控制器连接偏振合束器，偏振合束器输出经光电探测器连接电功分器，电功分器的输出分成两路，一路作为电信号输出，另一路依次经微波滤波器和微波放大器反馈连接直调激光器。所述的用于外部注入连续光的激光器产生的连续光注入到直调激光器中，通过注入锁定技术产生高频载波，通过调整连续光的波长、光功率和偏振态来实现倍频技术的调谐性，从而产生所需频率的微波信号。首先由直调激光器(I)产生连续光信号；连续光经过偏振控制器(2)后，再经过光环形器(3)，然后经过光放大器(5)，然后经过光耦合器(6)把光信号分成两路，其中一路用于光信号的输出，另外一路用于构成光电振荡器的反馈回路；用于光电振荡器回路的连续光信号经过偏振分束器(7)分成偏振正交的两路的光信号，两路光信号分别通过不同长度的光纤(8)和(9)，然后再分别经过两个偏振控制器(10)和(11),最后通过偏振合束器(12)把偏振正交的两路光信号合成一路；紧接着光信号通过光电探測器(13)转换成电信号，随后通过ー个电功分器(14)把电信号分成两路，其中一路用于电信号的输出，另外一路通过微波滤波器(15)对电信号进行滤·波，随后用微波放大器(16)对滤波后的电信号进行放大，最后将电信号注入到直调激光器中，从而产生调制的光脉冲信号，且当整个反馈结构的光电回路稳定后即构成双环路的光电振荡器；当构成回路的光电振荡器稳定起振后，将激光器(4)产生的连续光经过光环形器⑶和偏振控制器⑵注入到直调激光器⑴，在⑴中对起振后的低频光信号进行倍频以后便会在光电振荡器的光路反馈部分存在高频光信号，在光I禹合器(6)的光信号输出端得到高频光信号，在电功分器(14)的电信号输出端得到高频电信号，如图I所示。注入锁定及可调谐方法见图2所示按照图I所示的闭合结构，当OEO稳定振荡以后，在闭合回路中不仅存在较强且稳定的低频振荡分量，同时还存在较弱的不同高频分量，如图2-a。当外部连续光注入到直调激光器后，注入光首先锁定直调激光器内对应注入光频率处的模式并激起模式振荡。刚开始时此振荡模式只占直调激光器自由运转模式的一小部分，随着直调激光器电流的变化此模式处的増益越来越强，损耗逐渐减小，在竞争过程中逐渐占主导地位，竞争结果是此模式在谐振腔内建立起稳定的振荡，直调激光器自由运转的模式则被完全抑制，实现了注入锁定。从而直调激光器至少有ー个模式被锁定，且该模式对应于某一高频分量，因此该高频分量被放大，而其它频率分量被抑制，如图2_b。为了使注入锁定达到最优效果，功率得到最大放大，连续光的偏振态与直调激光器的偏振态必须一致，这样可以最大化的減少能量损失，实现最佳化注入锁定。因此调整连续光的偏振态和光功率可以改变注入锁定的效果。另外调整连续光的波长可以决定注入锁定的模式从而控制注入锁定的信号频率。在实现OEO的频率可调谐性上，需要同时调整连续光的波长、光功率和波长，以达到最佳的频率选择。
权利要求1.一种基于注入锁定技术的宽带频率可调谐光电振荡器，其特征在于该光电振荡器包括，直调激光器、偏振控制器、光环形器、激光器、光放大器、光稱合器、偏振分束器、第一光纤、第二光纤、第一偏振控制器、第二偏振控制器、偏振合束器、光电探测器、电功分器、微波滤波器和微波放大器；直调激光器经过偏振控制器连接光环形器的第二端ロ(b)，用于外部注入连续光的激光器连接光环形器的第一端ロ(a)，光环形器的第三端ロ(c)经过光放大器连接光I禹合器输入端，光I禹合器的输出分成两路，一路作为光信号输出，另一路连接偏振分束器，偏振分束器的输出分成两路，一路依次经第一光纤和第一偏振控制器连接偏振合束器，另一路依次经第二光纤和第二偏振控制器连接偏振合束器，偏振合束器输出经光电探测器连接电功分器，电功分器的输出分成两路，一路作为电信号输出，另一路依次经微波滤波器和微波放大器反馈连接直调激光器。
专利摘要一种基于注入锁定技术的宽带频率可调谐光电振荡器。包括，直调激光器、偏振控制器、光环形器、激光器、光放大器、光耦合器、偏振分束器、第一光纤、第二光纤、第一偏振控制器、第二偏振控制器、偏振合束器、光电探测器、电功分器、微波滤波器和微波放大器。本实用新型的光电振荡器使用较低频率的电信号基于注入锁定技术可以产生任意高频率的光微波信号，只需控制注入连续光的波长、偏振态和光功率即可实现微波频率的调谐性。
文档编号H01S1/02GK202454886SQ20122005721
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者史建华, 杨成全, 石云龙, 韩丙辰 申请人:山西大同大学