基于主动锁模光电振荡器的多频段微波脉冲信号产生方法

本发明涉及微波光子，尤其涉及一种基于主动锁模光电振荡器的多频段微波脉冲信号产生方法。

背景技术：

1、微波光子技术是一种将微波技术和光子技术结合的一种新型技术,将具有低损耗、大带宽、抗电磁干扰等优势的光子技术融入成熟的微波技术当中，为微波信号的产生提供了一种新的解决方法。

2、现有技术中，在具有特别高的长期频率稳定性的低温蓝宝石振荡器的论文中(j.g.hartnett,c.r.locke,e.n.ivanov,m.e.tobar,and p.l.stanwix,“cryogenicsapphire oscillator with exceptionally high long-term frequency stability,”appl.phys.lett.89(20),203513(2006))提出用微波谐振器或倍频器产生高频微波信号；在一种超低相位噪声耦合光电振荡器的论文中(e.salik,and l.maleki,“an ultralowphase noise coupled optoelectronic oscillator,”ieee photon.technol.lett.19(6),444-446(2007))提出用光电振荡器产生低相噪微波信号；在利用基于受激布里渊散射的双环光电振荡器产生可调谐dc-60ghz射频的论文中(h.peng,c.zhang,x.xie,t.sun,p.guo,x.zhu,l.zhu,w.hu,and z.chen,“tunable dc-60ghz rf generation utilizingadual-loop optoelectronic oscillator based on stimulated brillouinscattering,”j.lightw.technol.33(13),2707-2715(2015))提出用宽带可调谐光电振荡器产生可调谐和低相噪微波信号；在基于电子振荡器注入锁定的宽带频率可调谐光电振荡器的论文中(m.fleyer,a.sherman,m.horowitz,and m.namer,“wideband-frequencytunable optoelectronic oscillator based on injection locking to an electronicoscillator,”opt.lett.41(9),1993-1996(2016))提出用注入锁定光电振荡器产生可调谐和低相噪微波信号；在一种光域组合双环光电振荡器的论文中(y.jiang,j.yu,y.wang,l.zhang,and e.yang,“an optical domain combined dual-loop optoelectronicoscillator,”ieee photon.technol.lett.19(11),807-809(2007))提出用双环光电振荡器；在利用电信号调制器在光电振荡器中实现时域锁模产生微波脉冲的论文中(z.zeng,l.zhang,y.zhang,et al.“microwave pulse generation via employing an electricsignal modulator to achieve time-domain mode locking in an optoelectronicoscillator,”optics letters,46(9),2107-2110(2021))提出一种主动锁模光电振荡器产生相参脉冲串信号。

3、现有技术利用光电振荡器产生了微波脉冲信号，但在雷达等特殊领域无法产生多频段微波脉冲信号，因此微波脉冲信号的产生具有局限性。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于主动锁模光电振荡器的多频段微波脉冲信号产生方法，可以解决多频段微波脉冲信号产生的局限性问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于主动锁模光电振荡器的多频段微波脉冲信号产生方法，该方法包括：

3、输出光载波；

4、将所述光载波注入光电振荡回路内，输出第一频率的多频段脉冲信号；

5、输入第二频率的微波信号，所述第二频率为所述第一频率的倍数时，所述多频段脉冲信号与所述微波信号耦合，产生多频段微波脉冲信号。

6、进一步地，将所述光载波注入光电振荡回路内，输出第一频率的多频段脉冲信号的过程包括：

7、调制解调过程，该过程是将光载波进行相位调制，形成单边带调制信号，完成相位到强度调制的转换，将单边带调制信号进行滤波，将滤波后的信号进行解调，解调出多频段脉冲信号；

8、放大过程，该过程是将功率损耗较大的多频段脉冲信号进行放大；

9、耦合过程，该过程是将放大后的多频段微波脉冲信号进行第一次耦合，经过第一次耦合的多频段微波脉冲信号分为两路，一路经过射频输出，另一路多频段微波脉冲信号进行第二次耦合，输出第一频率的多频段脉冲信号。进一步地，所述输入第二频率的微波信号，当第二频率是第一频率的倍数时，将对多频段微波脉冲信号进行周期性的强度调制，形成每个振荡频率的锁模。进一步地，所述光载波是由激光器发出，所述激光器为4通道可调谐激光器，用以连续改变光载波的输出频率。

10、进一步地，完成调制解调过程的电路结构包括：相位调制器、光纤、光滤波器和光电探测器，所述相位调制器、光滤波器和光电探测器依次通过光纤连接，所述相位调制器将输入的光载波进行相位调制，形成单边带调制信号，完成相位到强度调制的转换，光滤波器对单边带调制信号进行滤波形成多频段脉冲信号，光电探测器对多频段脉冲信号进行解调，解调出多频段脉冲信号。

11、进一步地，完成耦合过程的电路结构包括：第一电耦合器和第二电耦合器，所述第一电耦合器将将放大后的多频段微波脉冲信号进行第一次耦合，第一电耦合器将多频段微波脉冲信号分为两路，一路经过射频输出，另一路多频段微波脉冲信号传输至第二电耦合器进行第二次耦合，输出第一频率的多频段脉冲信号。

12、进一步地，完成放大过程的电路结构包括：至少一个电放大器，电放大器一侧连接光电探测器，另一侧连接第一耦合器，用以将多频段脉冲信号进行放大。

13、进一步地，所述微波信号由微波信号源产生。

14、进一步地，所述滤波装置为光滤波器或两个相移布拉格光栅和环形器串联构成的滤波电路。

15、进一步地，所述光滤波器为多通道光滤波器，用以通过多个凹口进行滤波，产生多个频段的脉冲信号，所述电放大器为低声噪电放大器，所述第一电耦合器为1×2电功分器，用以将一路的电信号平均分配成两路电信号，所述第二电耦合器为2×1电合束器，用以将两路的电信号合成一路电信号。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过将光载波注入光电振荡回路，输出多频段脉冲信号，再输入微波信号，当微波信号的频率是多频段脉冲信号频率的倍数时，微波信号与多频段脉冲信号进行耦合，实现了多频段微波脉冲信号的产生，解决了在特殊领域无法产生多频段微波脉冲信号的局限性问题。

17、尤其，通过对光载波进行调制解调，输出多频段脉冲信号，再将多频段脉冲信号进行放大，再将放大后的多频段脉冲信号进行两次耦合，输出第一频率的多频段脉冲信号。

18、尤其，通过注入微波信号频率为多频段脉冲信号的倍数关系时，会在腔内引入周期性的强度调制，并实现每个振荡频率的锁模，通过实现主动锁模提高了主动锁模光电振荡器的频率稳定性。

19、尤其，通过相位调制器将输入的光载波进行相位调制，形成单边带调制信号，光滤波器将单边带调制信号进行滤波，光电探测器将滤波后的信号进行解调，解调出多频段脉冲信号，实现了多个频段的脉冲信号的产生。

20、尤其，通过将功率损耗大的微波脉冲信号进行放大，必要时可加入二级放大，进而达到光电振荡环路的起振条件，以此实现形成光电振荡回路。

21、尤其，通过第一电耦合器将多频段微波脉冲信号分为两路，一路经过射频输出，另一路多频段微波脉冲信号传输至第二电耦合器进行第二次耦合，输出第一频率的多频段脉冲信号，实现了多频段脉冲信号的产生。

22、尤其，通过微波信号源输入微波信号，当微波信号源输入微波信号频率是多频段微波脉冲信号频率的倍数时，进而实现多频段微波脉冲信号的产生。

23、尤其，通过两个相移布拉格光栅和环形器串联构成的滤波电路实现与光滤波器同样的效果，通过使用环形器与相移布拉格光栅作为光滤波器对调制信号进行滤波，两个相移布拉格光栅有两个带宽，调节激光器频率使光载波的一个边带位于滤波器阻带内，则另一边带必将落入滤波器通带内，此时由于在相位调制器上外注入第二频率的微波信号，调制后所有模式间隔为第二频率的模式都会振荡，即产生了新的频率分量，则通过光栅滤波后在通带内的所有模式都是振荡状态，因此实现了形成每个振荡频率的锁模。