可重构的线性调频光电振荡器

本发明属于微波光子信号产生领域，具体涉及一种可重构的线性调频光电振荡器。

背景技术：

1、基于光电振荡器的线性调频信号的产生技术在脉冲压缩雷达领域具有重要的使用价值。相比于以传统的电子方式使用压控振荡器或任意波形发生器生成线性调频信号，基于光电振荡器产生线性调频信号具有低损耗、高带宽和抗电磁干扰等优良特性。

2、现有的利用光子技术产生线性调频信号的装置主要基于频率-时间映射和倍频的方法。基于频率-时间映射方法来实现线性调频信号的产生装置中的关键部件是一个频谱整形器，使输入光脉冲的波形与输出信号一致。其中，采用线性啁啾布拉格光栅实现的脉冲整形器中，由于线性啁啾布拉格光栅的工作带宽有限，导致经过频率表-时间的线性映射后，啁啾微波脉冲的持续时间较短；采用基于色散光纤的频谱整形器，由于需要较长的色散光纤来实现大的色散，使得系统尺寸较大、稳定性降低且衰减增加；采用基于空间光调制器实现的频谱整形器，可灵活设计波形形状和调谐空间频率，但由于采用了自由空间光学器件，使得系统的结构比较复杂，尺寸较大，耦合损耗高。通过对低频的线性调频信号进行倍频也可以得到高频的线性调频信号，倍频过程通过拍频或者光子时间压缩技术实现，该技术的局限性在于当两个一阶边带和一个光载波组成的光信号在长跨度光纤上传输时，倍频信号会受到色散引起的功率损失，从而限制其应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对背景技术存在的问题，提出了一种可重构的线性调频光电振荡器。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种可重构的线性调频光电振荡器，包括中心波长可调谐的激光源，射频信号发生源，级联的强度调制器和第一相位调制器，宽带滤波器，第二相位调制器，中心频率可调谐的光滤波器，光电探测器和电放大器；

4、可调谐激光源产生中心频率fc可调谐的光载波输入至级联的强度调制器和第一相位调制器，其中可调谐激光源产生的光载波的中心频率为fc；级联的强度调制器和第一相位调制器被射频信号发生源发出的中心频率frf可调谐的射频信号调制，输出频率包含fc，fc±frf，…，fc±n frf的光频梳，其中光频梳的梳齿数量为2n+1，n为大于或等于1的整数，射频信号发生源发出的射频信号的中心频率为frf；光频梳经过中心频率为fc、3db带宽为2m frf的宽带滤波器后，输出频率为fc，fc±frf，…，fc±m frf的2m+1条光梳齿，其中m为小于n的正整数；宽带滤波器输出的2m+1条光梳齿中，每一条梳齿均作为光载波输入第二相位调制器，经第二相位调制器调制后，输出各光载波及各光载波的正负一阶边带信号；第二相位调制器调制后的信号输入可调谐光滤波器，经可调谐光滤波器打破正负一阶边带之间的振幅平衡后，输入至光电探测器；光电探测器将输入的光信号转换为频率为fc-f，fc±frf-f，…，fc±m frf-f的电信号，一部分电信号直接输出，另一部分电信号经过给环路提供增益的电放大器放大后馈回到第二相位调制器的射频信号端口，构成完整的光电振荡器环路，其中f为可调谐光滤波器的中心频率。最终形成可重构的线性调频光电振荡器。

5、其中，可调谐激光源产生的光载波的中心频率为fc，单位为hz；射频信号发生源发出的射频信号的中心频率为frf，单位为hz；宽带滤波器的中心频率为fc、单位为hz，3db带宽为2m frf、单位为hz，则由宽带滤波器输出的光频梳的梳齿间隔为frf，梳齿数量为2m+1。可调谐光滤波器的中心频率为f，则由光电探测器输出的电信号频率为fc-f，fc±frf-f，…，fc±m frf–f；当可调谐光滤波器的中心频率在f1和f2之间线性变化时，光电探测器输出的电信号包含频率为fc-f1到fc-f2，fc±frf-f1到fc±frf-f2，…，fc±m frf-f1到fc±m frf-f2的m波段线性调频信号，每个波段的线性调频信号的带宽为f2-f1。

6、进一步的，通过调节可调谐激光源和宽带滤波器的中心频率fc，可以调整输出的2m+1条光梳齿的频率和梳齿间隔；通过调节宽带滤波器的带宽2m frf，可以重构光梳齿的谱线数目2m+1；通过调节可调谐光滤波器的中心频率f，可以线性改变光电振荡器输出信号的频率，产生多波段线性调频信号，各波段线性调频信号的中心频率分别等于各个梳齿的频率与可调谐光滤波器的中心频率之差，具体为fc-f，fc±frf-f，…，fc±m frf-f，则线性调频信号的带宽等于可调谐光滤波器的中心频率的调谐范围f2-f1。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

8、本发明提供的一种可重构的线性调频光电振荡器，通过调节可调谐激光源和宽带滤波器的中心频率可以调整输出的2m+1条光梳齿的频率和梳齿间隔；通过调节宽带滤波器的带宽可以重构光梳齿的谱线数目2m+1；通过调节可调谐光滤波器的中心频率可以线性改变光电振荡器输出信号的频率，产生多波段线性调频信号，且各波段线性调频信号的中心频率分别等于各个梳齿的频率与可调谐光滤波器的中心频率之差，线性调频信号的带宽等于可调谐光滤波器的中心频率的调谐范围。由此可见，本发明实现了可重构的线性调频光电振荡器，且振荡器产生的线性调频信号具有低相位噪声的优势。

技术特征：

1.一种可重构的线性调频光电振荡器，其特征在于，包括可调谐激光源，射频信号发生源，级联的强度调制器和第一相位调制器，宽带滤波器，第二相位调制器，可调谐光滤波器，光电探测器和电放大器；

2.根据权利要求1所述的可重构的线性调频光电振荡器，其特征在于，通过调节可调谐激光源和宽带滤波器的中心频率fc，调整输出的2m+1条光梳齿的频率和梳齿间隔；通过调节宽带滤波器的带宽2m frf，重构光梳齿的谱线数目2m+1；通过调节可调谐光滤波器的中心频率f，改变光电振荡器输出信号的频率，产生多波段线性调频信号。

技术总结
一种可重构的线性调频光电振荡器，属于微波光子信号产生领域。包括可调谐激光源，射频信号发生源，级联的强度调制器和第一相位调制器，宽带滤波器，第二相位调制器，可调谐光滤波器，光电探测器和电放大器。本发明通过调节可调谐激光源和宽带滤波器的中心频率可以调整输出的2m+1条光梳齿的频率和梳齿间隔；通过调节宽带滤波器的带宽可以重构光梳齿的谱线数目；通过调节可调谐光滤波器的中心频率可以线性改变光电振荡器输出信号的频率，产生多波段线性调频信号，且各波段线性调频信号的中心频率分别等于各个梳齿的频率与可调谐光滤波器的中心频率之差。本发明实现了可重构的线性调频光电振荡器，且产生的线性调频信号具有低相位噪声的优势。

技术研发人员：王嘉星,范志强,苏君,王云祥,史双瑾,邱琪
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13