一种扫频光电振荡器

1.本发明涉及微波光子学技术领域，特别涉及一种扫频光电振荡器。


背景技术：

2.用微波光子技术产生扫频电信号一直备受关注，传统电学方式产生的扫频电信号往往存在相位噪声差、高频难以实现、大带宽难以实现等问题。随着微波光子技术的发展，扫频光电振荡器用于产生扫频电信号被广泛研究，然而传统方式产生的扫频电信号存在一下两点弊端，第一需要外加驱动电压源或射频驱动源，时刻维持工作，第二产生的扫频信号线性度较差。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种扫频光电振荡器，旨在解决产生的扫频电信号需要外加驱动的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出一种扫频光电振荡器，包括：
5.扫频光模块，用于产生扫频光信号；
6.调制放大模块，与扫频光模块电性连接，用以将扫频光信号调制放大；以及，
7.电耦合模块，与扫频光模块以及调制放大模块电性连接，形成闭合光电振荡环路，维持扫频光电振荡器自运行。
8.可选的，扫频光模块包括：
9.激光器，用以产生单频光载波信号；
10.扫频微波源，用以产生高线性扫频电信号；
11.强度调制器，与激光器电性连接，且与扫频微波源电性连接，用以将高线性扫频电信号调制到单频光载波，并输出单频光载波和上下变频的正负一阶边带光信号；
12.光放大器，与强度调制器电性连接，用以放大正负一阶边带光信号；以及，
13.光滤波器，与光放大器电性连接，用以将所需的正一阶或者负一阶边带滤出，产生扫频光信号；
14.其中，调制放大模块电性连接至光滤波器，电耦合模块电性连接至强度调制器。
15.可选的，电耦合模块包括依次电性连接的第一电耦合器以及第二电耦合器，第一电耦合器电性连接至强度调制器，第二电耦合器电性连接至调制放大模块。
16.可选的，强度调制器包括马赫曾德调制器、双平行马赫曾德调制器或者双偏振双平行马赫曾德调制器中的任意一种。
17.可选的，光放大器设置有多个。
18.可选的，调制放大模块包括：
19.相位调制器，电性连接至扫频光模块；
20.偏振控制器，与相位调制器电性连接；
21.陷波滤波器，与偏振控制器电性连接；
22.长光纤，与陷波滤波器电性连接；
23.光电探测器，与长光纤电性连接；以及，
24.电放大器，与光电探测器电性连接；
25.其中，电耦合模块电性连接至电放大器以及相位调制器。
26.可选的，电耦合模块包括依次电性连接的第一电耦合器以及第二电耦合器，第一电耦合器电性连接至扫频光模块，第二电耦合器电性连接至电放大器以及相位调制器。
27.可选的，偏振控制器设置有多个。
28.可选的，电放大器设置有多个。
29.可选的，陷波滤波器包括相移光纤布拉格光栅、微环或者气体吸收池中的任意一种。
30.在本发明提供的技术方案中，扫频光模块产生扫频光信号，调制放大模块将扫频光信号调制放大，然后进入电耦合模块，与扫频光模块以及调制放大模块电性连接形成闭合光电振荡环路，维持扫频光电振荡器自运行，并不断输出扫频电信号，利用光电振荡器产生高质量微波信号自注入取代原有驱动源，形成自注入闭合环路，持续输出高线性度扫频电信号。
附图说明
31.图1为本发明提供的扫频光电振荡器一实施例的连接结构示意图；
32.图2为图1中激光器、陷波滤波器以及扫频微波源的波长示意图。
33.附图标号说明：
34.标号名称标号名称100扫频光电振荡器22偏振控制器1扫频光模块23陷波滤波器11激光器24长光纤12扫频微波源25光电探测器13强度调制器26电放大器14光放大器3电耦合模块15光滤波器31第一电耦合器2调制放大模块32第二电耦合器21相位调制器
ꢀꢀ
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
36.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技
术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
38.用微波光子技术产生扫频电信号一直备受关注，传统电学方式产生的扫频电信号往往存在相位噪声差、高频难以实现、大带宽难以实现等问题。随着微波光子技术的发展，扫频光电振荡器用于产生扫频电信号被广泛研究，然而传统方式产生的扫频电信号存在一下两点弊端，第一需要外加驱动电压源或射频驱动源，时刻维持工作，第二产生的扫频信号线性度较差。
39.本发明提供一种扫频光电振荡器100，旨在解决产生的扫频电信号需要外加驱动的问题，其中，图1至图2为本发明提供的实施例。
40.请参阅图1，在本实施例中，扫频光电振荡器100包括扫频光模块1、调制放大模块2以及电耦合模块3；扫频光模块1用于产生扫频光信号；调制放大模块2与扫频光模块1电性连接，用以将扫频光信号调制放大；电耦合模块3与扫频光模块1以及调制放大模块2电性连接，形成闭合光电振荡环路，维持扫频光电振荡器100自运行。
41.在本发明提供的技术方案中，扫频光模块1产生扫频光信号，调制放大模块2将扫频光信号调制放大，然后进入电耦合模块3，与扫频光模块1以及调制放大模块2电性连接形成闭合光电振荡环路，维持扫频光电振荡器100自运行，并不断输出扫频电信号，利用扫频光电振荡器100产生高质量微波信号自注入取代原有驱动源，形成自注入闭合环路，持续输出高线性度扫频电信号。
42.具体的，在本实施例中，扫频光模块1包括激光器11、扫频微波源12、强度调制器13、光放大器14以及光滤波器15；激光器11用以产生单频光载波信号；扫频微波源12用以产生高线性扫频电信号；强度调制器13与激光器11电性连接，且与扫频微波源12电性连接，用以将高线性扫频电信号调制到单频光载波，并输出单频光载波和上下变频的正负一阶边带光信号；光放大器14与强度调制器13电性连接，用以放大正负一阶边带光信号；光滤波器15与光放大器14电性连接，用以将所需的正一阶或者负一阶边带滤出，产生扫频光信号；其中，调制放大模块2电性连接至光滤波器15，电耦合模块3电性连接至强度调制器13。
43.在本实施例中，由激光器11产生单频光载波信号，通过强度调制器13将扫频微波源12产生的高线性扫频电信号调制到单频光载波，此时强度调制器13会输出单频光载波和上下变频的正负一阶边带光信号，利用光放大器14对此时的正负一阶边带光信号进行放大，再由光滤波器15将所需的正一阶或者负一阶边带滤出作为扫频光模块1的输出信号，即所述扫频光电振荡器100的扫频光源。
44.更进一步的，为了使得电耦合模块3电性连接扫频光模块1以及调制放大模块2，电耦合模块3包括依次电性连接的第一电耦合器31以及第二电耦合器32，第一电耦合器31电性连接至强度调制器13，第二电耦合器32电性连接至调制放大模块2。第二电耦合器与调制放大模块电性连接，构成光电振荡环路，以产生扫频电信号；第一电耦合器31用于将扫频电信号输入强度调制器13，待正常工作后取代扫频微波源12。
45.需要说明的是，强度调制器13有多种实施方式，强度调制器13包括马赫曾德调制器、双平行马赫曾德调制器或者双偏振双平行马赫曾德调制器中的任意一种。只要能够实
现将扫频电信号加载到单频光信号上，产生扫频光信号即可，在此不做具体限制。
46.另外，在本实施例中，光放大器14设置有多个。以便于放大信号功率，维持扫频光电振荡器100的起振状态。
47.在本发明提供的另一实施例中，调制放大模块2包括相位调制器21、偏振控制器22、陷波滤波器23、长光纤24、光电探测器25以及电放大器26；相位调制器21电性连接至扫频光模块1；偏振控制器22与相位调制器21电性连接；陷波滤波器23与偏振控制器22电性连接；长光纤24与所述陷波滤波器电性连接；光电探测器25与长光纤24电性连接；电放大器26与光电探测器25电性连接；其中，电耦合模块3电性连接至电放大器26以及相位调制器21。
48.由扫频光模块1输出的扫频光源进入相位调制器21，由于链路中存在噪声信号，因此相位调制器21输出信号中会包含功率相等，相位相反的光边带，此时通过陷波滤波器23将某一波长的边带改变其功率或者相位，再由光电探测器25进行光电转换，将相位调制成功转换为强度调制。偏振控制器22用于改变光的偏振态，使其为陷波滤波器23的最佳偏振态，长光纤24用于提供光路延时，提高谐振器的品质因数(q值)，由此产生的调制后的扫频光信号由电放大器26放大后，进入电耦合模块3，然后一路进入相位调制器21形成闭合光电振荡环路，另一端不断输出扫频电信号。
49.同样的，在本实施例中，电耦合模块3包括依次电性连接的第一电耦合器31以及第二电耦合器32，第一电耦合器31电性连接至扫频光模块1，第二电耦合器32电性连接至电放大器26以及相位调制器21。
50.进一步的，偏振控制器22设置有多个。以便于改变光的偏振态。
51.同样的，电放大器26设置有多个。以便于放大信号功率，维持扫频光电振荡器100的起振状态。
52.上述偏振控制器22以及电放大器26的设置个数中，可以择一存在，也可以同时存在，在此不做具体限制。
53.另外，陷波滤波器23包括相移光纤布拉格光栅、微环或者气体吸收池中的任意一种。只要能够实现过滤某一波长的光信号，配合扫频光模块1、相位调制器21、光电探测器25完成相位调制到强度调制的转换即可，在此不做具体限制。
54.请参阅图2，调节激光器11的波长位置，和扫频微波源12的带宽，使扫频光模块1产生的扫频光信号的中心频率为激光器11的中心频率和陷波滤波器23的中心正中间，示例波长为激光器11的中心波长为1550.72nm，陷波滤波器23的中心波长为1551.04nm，因此调节扫频光模块11的中心波长为1550.88nm，所以需要扫频微波源12产生的扫频电信号中心波长为20ghz，因此，由光电振荡器产生，第二耦合器32输出的扫频电信号中心频率也为20ghz，这样可以用扫频光电振荡器产生的扫频电信号取代扫频微波源12产生的扫频电信号。
55.通过调节激光器11输出光载波频率，调节扫频微波源12输出电信号中心频率，使光电振荡器产生电信号取代扫频微波源12电信号，形成自注入闭合环路，维持扫频光电振荡器100自运行。
56.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保
护范围之内。