快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微波光子学技术领域，具体设及一种快速扫频的傅里叶域锁模光电振 荡器。用W产生低相位噪声、高频谱纯度且具有大的时间带宽积的周期性扫频的微波信号。
【背景技术】
[0002] 微波信号源是一个微波系统的核屯、部件，可广泛应用于无线通信网络、高速光通 信网络、雷达、生物成像和现代仪器等。在上述应用领域，特别是未来的通信系统和军用雷 达系统中，对微波系统提出了宽带宽、高灵敏度和大动态范围等要求。为满足运些要求，可 W产生频率高、频率可调范围大和相位噪声低的微波信号的高性能微波振荡器是必须的。 比如，在一个先进的快速跳频扩谱通信系统中，宽的操作带宽和大的频率可调性可W增强 系统的抗干扰能力、安全性和通信容量。对于微波测量仪器，宽操作带宽和大的频率可调性 显然会增加测量的准确性。低相位噪声性能在许多应用领域中是不可或缺的。比如在雷达 系统中，在几十赫兹到几十兆赫兹频偏范围内保持低的相位噪声是非常重要的。对于多普 勒雷达来说，由于雷达对运动目标的识别是通过测量反射的微波信号的频率变化来实现 的，微波信号的相位噪声特性会显著的影响雷达探测的效果。比如，若多普勒雷达使用一个 频率为IOGHz的X波段的脉冲信号探测一个运动速度约SOOkmA的朝雷达方向运动的目标， 那么雷达接收到的反射波和入射波的频差约lOkHz。实际上雷达探测到的反射信号的功率 是远小于雷达发出的信号的功率的。为了有效的探测到目标，雷达探测到的反射回来的微 波信号的功率应大于雷达发出的信号在IOkHz频偏的功率。否则，反射信号会淹没在噪声 中，雷达探测到目标的几率变得非常低。同时，快速扫频的微波信号源在上述领域中有广泛 的应用需求。比如在雷达系统中，利用扫频的微波信号可W获得更大的时间带宽积，可W增 加雷达系统的探测距离和探测精度。
[0003] 目前，高性能微波振荡器大多基于电子学或声学储能，由于电子器件自身的性能 的限制，当运些储能单元工作在G化W上频率时，其储能性能会急剧下降，振荡器产生的微 波信号具有较高的相位噪声和较低频谱纯度，且中屯、频率和时间带宽积通常较低。
【发明内容】
[0004] (一)要解决的技术问题
[000引本发明的目的是提供一种快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器，利用相位调制器 的调制特性，可调陷波滤波器的周期可调传输特性，W及光电振荡器的微波发生性能，产生 低相位噪声、高频谱纯度且具有大的时间带宽积的周期性扫频的微波信号。
[0006] (二)技术方案
[0007] 本发明提出一种快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器，包括:激光器，用于发出的 单一频率且连续的光波;调制器，对来自激光器的光波进行调制，经调制后的信号包括光载 波和上下两个边频;可调陷波滤波器，陷波位置对应从相位调制器输出的已调波的一个边 频;可调陷波滤波器控制装置，用于周期性的调节可调陷波滤波器的传输特性;光电探测 器，用于将可调陷波滤波器的输出的光信号转换成电信号;功率放大器，其输入端与光电探 测器的输出端连接，用于对输入的信号进行放大；电禪合器，其输入端与功率放大器的输出 端连接，其一个输出端与调制器的射频信号调制端口连接，用于根据频率的变动对陷波滤 波器进行反馈控制，从而增加陷波滤波器的控制精度。
[0008]优选地，可调陷波滤波器的传输特性受可调陷波滤波器控制装置控制，周期性变 化，且变化周期T与信号在光电振荡器环路中传输一周的延时同步：
[0010] 上式中，n是正整数，L是光电振荡器环路的长度，Hg是群折射率，C是真空中的光 速。
[0011] 优选地，其中激光器所产生的是窄线宽的连续光信号。
[0012] 优选地，其中调制器是相位调制器。
[0013] 优选地，在可调陷波滤波器与光电探测器之间接入一段低损耗长距离光纤。
[0014] 控巧益效果
[0015] 利用光电振荡器产生微波信号，可大幅度降低所产生的微波信号的相位噪声，并 提高所产生的微波信号的频谱纯度。通过周期性的调节可调陷波滤波器的传输特性并使可 调陷波滤波器的传输特性的变化周期与信号在光电振荡器环路中传输一周的延时同步，使 光电振荡器可W产生周期性扫频的微波信号。扫描频率成分在不同的时刻通过可调滤波 器，同时存储在光电振荡器环腔内，因此新的频率成分不需要重新经由噪声开始起震，从而 实现了快速的微波信号的扫频。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器的结构示意图。
[0017] 图2是本发明的快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器中的可调陷波滤波器的工作 原理不意图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0019] 图1为本发明的快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器的结构示意图。如图1所示， 本发明提供一种快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器，包括:激光器1;调制器2,其输入端 与激光器1的输出端连接;可调陷波滤波器3,其输入端与相位调制器2的输出端连接;可调 陷波滤波器控制装置4,其输出端与可调陷波滤波器3的控制输入端连接;光电探测器5,其 输入端与可调陷波滤波器4的输出端连接;功率放大器6,其输入端与光电探测器5的输出端 连接;电禪合器7,其输入端与功率放大器6的输出端连接，其输出端a与调制器2的射频信号 调制端口连接，从而形成光电振荡回路，产生微波，对调制器当中的光进行反馈调制。示波 器8,其输入端与电禪合器的b端连接。其中激光器1，调制器2,可调陷波滤波器3,光电探测 器5通过光纤连接。光电探测器5、电放大器6,电禪合器7,示波器8,相位调制器2之间用射频 连接线连接。
[0020] 从激光器I发出的单一频率且连续的光波在相位调制器2上被调制，在数学上，假 设相位调制器的驱动信号为：
[0021] ERp(t) =VeCOs( 〇et) (2)
[0022] 其中Oe为驱动信号的角频率，Ve是驱动信号的振幅。则相位调制器2的输出端得到 的信号为：
[0024]其中Eo是光载波的幅度，《0是光载波的角频率，Vn是调制器的半波电压，k = 3iVe/V. 是调相指数。Jn化)是关于k的n阶Bessel函数。当调相指数较小，即当k<0.5时，二阶及二阶 W上的Besse