本發(fā)明涉及移動通訊領(lǐng)域，特別是涉及一種互耦合光電振蕩器。

背景技術(shù)：

光電振蕩器(Optoelectronic Oscillator，以下簡稱OEO)作為高頻、低相位噪聲的微波信號發(fā)生器在光纖通信，無線通信，雷達系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)，高精度測量和精密儀器等領(lǐng)域中均具有重要的應(yīng)用價值。OEO是一個光電混合型正反饋振蕩環(huán)路，其采用高Q值、低損耗的延時光纖作為時間延遲和儲能單元，從而產(chǎn)生高純度、低相位噪聲的微波信號。OEO的一個顯著特點是：其輸出微波信號的相位噪聲與工作頻率無關(guān)，這相對于電子學微波振蕩器是個巨大的優(yōu)勢。

互耦合光電振蕩器(Coupled Optoelectronic Oscillator,以下簡稱COEO)在傳統(tǒng)OEO的基礎(chǔ)上，采用光纖環(huán)形腔激光器作為光源，利用振蕩環(huán)路中產(chǎn)生的微波信號進行模式鎖定，實現(xiàn)了微波信號和光脈沖信號的同步輸出。其作為高質(zhì)量光脈沖源，在高速光通信系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、電子信息處理系統(tǒng)中均具有重要應(yīng)用。

目前，現(xiàn)有的COEO結(jié)構(gòu)仍存在以下兩方面的缺點：

(1)電濾波器對工作頻率的限制。COEO環(huán)路中需要一個高Q值的窄帶電濾波器進行選模。要實現(xiàn)單頻工作，濾波器的帶寬要小于環(huán)路的模式間距(MHz量級)，這在高頻時很難實現(xiàn)，且成本較高，限制了其應(yīng)用范圍。

(2)系統(tǒng)的小型化、集成化問題。COEO的振蕩環(huán)路中，光纖激光器、延時光纖及眾多分立器件的使用使得整個系統(tǒng)的體積較大、成本較高、可靠性較差，難以大規(guī)模生產(chǎn)并實際應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服目前COEO中環(huán)路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、穩(wěn)定性差、重頻受限等缺點，本發(fā)明提供了一種互耦合光電振蕩器。

本發(fā)明提供的一種互耦合光電振蕩器，包括：FP激光器、及光電振蕩環(huán)路：

所述FP激光器，用于產(chǎn)生多縱模激射，并將所述多縱模激射發(fā)送至所述光電振蕩環(huán)路；接收所述光電振蕩環(huán)路產(chǎn)生的注入信號，在所述注入信號的驅(qū)動下完成模式鎖定，產(chǎn)生模式鎖定后的多縱模激射；

所述光電振蕩環(huán)路，用于接收所述FP激光器發(fā)送的多縱模激射，產(chǎn)生注入信號，并注回所述FP激光器；接收所述FP激光器發(fā)送的模式鎖定后的多縱模激射，并根據(jù)所述模式鎖定后的多縱模激射輸出光脈沖信號和微波信號。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明實施例的互耦合光電振蕩器采用FP激光器(法布里珀羅激光器)作為多波長光源，代替?zhèn)鹘y(tǒng)COEO中的光纖激光器，極大地減小了系統(tǒng)的體積、降低了成本，并且可以利用FP激光器的模式拍頻實現(xiàn)主動光子濾波，在不使用微波窄帶濾波器的條件下獲得高頻、低閾值的微波振蕩，解決了微波濾波器對于工作頻率的限制，實現(xiàn)高質(zhì)量微波信號和光脈沖的同步輸出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例實例1的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例實例2的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例實例3的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

為了克服目前COEO中環(huán)路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、穩(wěn)定性差、重頻受限等缺點，本發(fā)明提供了一種互耦合光電振蕩器，以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種互耦合光電振蕩器，圖1是本發(fā)明實施例的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的互耦合光電振蕩器包括：FP激光器10、及光電振蕩環(huán)路20，以下對本發(fā)明實施例的各個模塊進行詳細的說明。

具體地，所述FP激光器10，用于產(chǎn)生多縱模激射，并將所述多縱模激射發(fā)送至所述光電振蕩環(huán)路20；接收所述光電振蕩環(huán)路20產(chǎn)生的注入信號，在所述注入信號的驅(qū)動下完成模式鎖定，產(chǎn)生模式鎖定后的多縱模激射；

所述光電振蕩環(huán)路20，用于接收所述FP激光器10發(fā)送的多縱模激射，產(chǎn)生注入信號，并注回所述FP激光器10；接收所述FP激光器10發(fā)送的模式鎖定后的多縱模激射，并根據(jù)所述模式鎖定后的多縱模激射輸出光脈沖信號和微波信號。

所述FP激光器在所述注入信號的調(diào)制下，多縱模激射的每個模式周圍產(chǎn)生調(diào)制邊帶，通過所述調(diào)制邊帶對鄰近位置所述多縱模激射中模式的鎖定，完成所述多縱模激射中各個模式之間的相互鎖定，產(chǎn)生模式鎖定后的多縱模激射。

作為第一種具體的實施方式，所述光電振蕩環(huán)路包括第一光電振蕩回路，所述第一光電振蕩回路包括第二光耦合器、光電探測器、微波放大器、及微波功分器；

所述第二光耦合器，用于接收所述FP激光器產(chǎn)生的多縱模激射，按照預(yù)設(shè)的第二功率比將所述多縱模激射分為兩部分，其中一部分發(fā)送至所述光電探測器；另一部分作為光脈沖信號輸出；

所述光電探測器，用于接收所述第二光耦合器發(fā)送的部分所述光信號，并轉(zhuǎn)換為電信號；

所述微波放大器，用于將所述電信號按照預(yù)設(shè)的放大倍數(shù)進行放大；

所述微波功分器，用于按照預(yù)設(shè)的第三功率比將放大后的所述電信號分為兩部分，其中一部分作為微波信號輸出至外部，另一部分作為所述注入信號注入FP激光器。

作為第二種具體的實施方式，所述光電振蕩環(huán)路在第一種具體實施方式的基礎(chǔ)上還包括第一光環(huán)形器、第一光耦合器及第一光注入線路；所述第一光環(huán)形器的三端分別與所述FP激光器、所述第一光注入線路、所述第一光耦合器相連；所述第一光耦合器的另外兩端分別與所述第一光注入線路、第二光耦合器相連；

其中，所述第一光環(huán)形器、第一光耦合器、第一光電振蕩回路組成第二光電振蕩回路；所述第一光環(huán)形器、第一光耦合器、第一光注入線路組成第一光注入回路；

所述第一光耦合器，用于通過所述第一光環(huán)形器接收所述FP激光器發(fā)送的所述多縱模激射，按照預(yù)設(shè)的第一功率比將所述多縱模激射分為兩部分，其中一部分發(fā)送至所述第一光電振蕩回路，另一部分發(fā)送至所述第一光注入線路；

所述第一光注入線路，用于接收所述第一光耦合器發(fā)送的部分所述多縱模激射進行偏振處理后通過所述第一光環(huán)形器發(fā)送至所述FP激光器；

所述第二光電振蕩回路的微波功分器發(fā)送的部分放大后的電信號、及所述第一光注入回路發(fā)送的部分經(jīng)過偏振處理后的多縱模激射共同作為為注入信號。

作為第三種具體的實施方式，所述光電振蕩環(huán)路在第一種具體實施方式的基礎(chǔ)上還包括第二光環(huán)形器、第二光注入線路、光電調(diào)制器及第三光耦合器；

所述第二光環(huán)形器分別與所述FP激光器、所述第二光耦合器、所述光電調(diào)制器相連；所述第二光耦合器與所述第三光耦合器通過所述第二光注入線路相連；所述第三光耦合器還與所述光電調(diào)制器相連；

其中，所述第二光環(huán)形器、第一光電振蕩回路、光電調(diào)制器組成第三光電振蕩回路；所述第二光環(huán)形器、第二光耦合器、第二光注入線路、第三光耦合器、及光電調(diào)制器組成第二光注入回路；

所述第二光耦合器，用于通過所述第二光環(huán)形器接收所述FP激光器產(chǎn)生的多縱模激射，按照預(yù)設(shè)的第二功率比將所述多縱模激射分為兩部分，其中一部分發(fā)送至所述光電探測器；另一部分通過所述第二光注入線路發(fā)送至所述第三光耦合器；

所述第三光耦合器，用于按照預(yù)設(shè)的第三功率比將所述光信號分為兩部分，其中一部分發(fā)送至所述光電調(diào)制器，另一部分作為光脈沖信號輸出；

所述光電調(diào)制器，用于接收所述第三光耦合器發(fā)送的部分光信號、及所述微波功分器輸出的部分電信號，在所述電信號的驅(qū)動下對所述光信號進行調(diào)制，并將調(diào)制后的光信號作為注入信號通過所述光環(huán)形器發(fā)送至所述FP激光器。

在本發(fā)明實施例中光電振蕩回路包括第一光電振蕩回路、第二光電振蕩回路、第三光電振蕩回路；光注入回路包括第一光注入回路、第二光注入回路。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例所述的互耦合光電振蕩器，還包括單模光纖。所述單模光纖，用于加入到所述光電振蕩回路和/或光注入回路，以調(diào)節(jié)所述光電振蕩回路與所述光注入回路的長度比。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例所述的互耦合光電振蕩器的光電振蕩回路中還包括高Q值光學諧振腔。所述高Q值光學諧振腔，用于提升所述光電振蕩回路的Q值。具體的，所述高Q值光學諧振腔選取單模光纖、回音廊模諧振腔中的一種。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例所述的互耦合光電振蕩器的光注入回路中還包括偏振控制器。所述偏振控制器，用于控制所述光注入回路中光信號的偏振狀態(tài)。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例所述的互耦合光電振蕩器的所述光電振蕩回路中還包括光纖延遲線。所述光纖延遲線，用于調(diào)節(jié)所述光電振蕩回路中光信號的相位。

優(yōu)選的，本發(fā)明實施例所述的互耦合光電振蕩器的光注入回路中還包括可調(diào)光衰減器。所述可調(diào)光衰減器，用于控制所述光注入回路中通過環(huán)形器注入所述FP激光器的光功率。

本發(fā)明實施例采用多波長FP激光器作為互耦合光電振蕩器的光源和微波光子濾波器，極大地減小了系統(tǒng)的體積、降低了成本，并提出利用FP激光器的模式拍頻實現(xiàn)主動光子濾波，在不使用微波窄帶濾波器的條件下獲得高頻、低閾值的微波振蕩，解決了微波濾波器對于工作頻率的限制。同時利用環(huán)路中產(chǎn)生的微波信號注入鎖定FP激光器，實現(xiàn)高質(zhì)量微波信號和光脈沖的同步輸出。

為了更加詳細的說明上述第一種具體的實施方式，給出實例1，一種基于直接調(diào)制FP激光器的互耦合光電振蕩器。

圖2是本發(fā)明實施例實例1的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)包括：FP激光器(FP)，用于產(chǎn)生等模式間距的多縱模激射，其模式間距與腔長直接相關(guān)，可以通過解理不同的腔長獲得不同模式間距的多縱模激射；光耦合器(OC)，用于將FP激光器(FP)出射的光信號按照預(yù)設(shè)的功率比部分送入反饋回路，部分輸出；光纖延遲線(DELAY)，用于調(diào)節(jié)振蕩回路中光信號的相位，使其和FP激光器(FP)出射的光信號相位匹配，以便達到最優(yōu)輸出；單模光纖(SMF)，用于調(diào)節(jié)振蕩回路的長度，提高回路的Q值，其長度從1米到10千米不等；光電探測器(PD)，用于接收振蕩回路中的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號；微波放大器(EA)，用于接收光電探測器(PD)產(chǎn)生的電信號，并將其按照預(yù)設(shè)的放大倍數(shù)進行放大，使整個光電振蕩器系統(tǒng)的增益大于振蕩閾值；微波功分器(EC)，其端口1用于接收微波放大器(EA)放大后的電信號，并按照預(yù)設(shè)的功率比，將部分電信號(端口2)注入FP激光器(FP)，對其進行直接調(diào)制，部分電信號(端口3)輸出。

為了更加詳細的說明上述第二種具體的實施方式，給出實例2，一種基于直接調(diào)制FP激光器的互耦合雙環(huán)光電振蕩器。

圖3是本發(fā)明實施例實例2的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)包括：FP激光器(FP)，用于產(chǎn)生等模式間距的多縱模激射，其模式間距與腔長直接相關(guān)，可以通過解理不同的腔長獲得不同模式間距的多縱模激射；光環(huán)形器(Circulator)，該光環(huán)形器(Circulator)的1端口用于接收光注入回路②的光信號，2端口用于將接收到的信號注入回FP激光器(FP)，同時接收FP激光器(FP)產(chǎn)生的光信號，3端口用于將接收到的FP激光器(FP)輸出的光信號送入光電振蕩回路①和光注入回路②，該光環(huán)形器(Circulator)保證光電振蕩回路①和光注入回路②中的光信號只能按照上述方向單行傳輸；光耦合器(OC1)，該光耦合器(OC1)用于接收光環(huán)形器(Circulator)3端口輸出的光信號，并按照預(yù)設(shè)的功率比分為兩部分，一部分送入光電振蕩回路①，另一部分送入光注入回路②；單模光纖(SMF1)，該單模光纖(SMF1)接入光注入回路②中，用于使光電振蕩回路①和光注入回路②產(chǎn)生光程差，以獲得邊模壓制效果，該單模光纖(SMF1)的長度從1米到10千米不等；可調(diào)光衰減器(VOA)，該可調(diào)光衰減器(VOA)用于控制光注入回路②中注入回FP激光器(FP)的光功率，使FP激光器(FP)實現(xiàn)更好的注入鎖定效果；偏振控制器(PC)，該偏振控制器(PC)用于控制光注入回路②中注入回FP激光器(FP)的光信號的偏振狀態(tài)，進而使注入信號的偏振狀態(tài)與FP激光器(FP)相匹配，實現(xiàn)注入鎖定；單模光纖(SMF2)，該單模光纖(SMF2)接入光電振蕩回路①中，用于使光電振蕩回路①和光注入回路②產(chǎn)生光程差，以獲得邊模壓制效果，該單模光纖(SMF2)的長度從1米到10千米不等；光耦合器(OC2)，用于將光電振蕩回路①中的光信號按照預(yù)設(shè)的功率比部分送回振蕩回路，部分輸出；光電探測器(PD)，將光電振蕩回路①中送入光電探測器(PD)的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；微波放大器(EA)，用于接收光電探測器(PD)產(chǎn)生的電信號，并將其按照預(yù)設(shè)的放大倍數(shù)進行放大，使整個光電振蕩器系統(tǒng)的增益大于振蕩閾值；微波功分器(EC)，其端口1用于接收微波放大器(EA)放大后的電信號，并按照預(yù)設(shè)的功率比，將部分電信號(端口2)注入FP激光器(FP)，對其進行直接調(diào)制，部分電信號(端口3)輸出。

為了更加詳細的說明上述第三種具體的實施方式，給出實例3，一種基于外調(diào)制FP激光器的互耦合光電振蕩器。

圖4是本發(fā)明實施例實例3的互耦合光電振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，包括：FP激光器a，用于產(chǎn)生等模式間距的多縱模激射，其模式間距與腔長直接相關(guān)，可以通過解理不同的腔長獲得不同模式間距的多縱模激射。光環(huán)形器b，其端口2與FP激光器a連接，用于將FP激光器a出射的光信號通過端口3送入反饋回路，同時，其端口1接收反饋回路的光信號，將其注入回FP激光器a，且保證光電振蕩回路①和光注入回路②中的光信號只能按照上述方向單行傳輸。光耦合器c，用于將光環(huán)行器b端口3輸出的光信號按照預(yù)設(shè)的功率比部分送入光電振蕩回路①，部分送入光注入回路②；光電探測器d，用于將光耦合器c送入光電振蕩回路①的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；微波放大器e，用于接收光電探測器d產(chǎn)生的電信號，并將其按照預(yù)設(shè)的放大倍數(shù)進行放大，使光電振蕩器系統(tǒng)的增益大于振蕩閾值；微波功分器f，用于接收微波放大器e放大后的電信號，并按照預(yù)設(shè)的功率比將部分電信號用于驅(qū)動光電調(diào)制器h，部分電信號輸出；光耦合器g，用于接收光耦合器c送入光注入回路②的光信號，并按照預(yù)設(shè)的功率比將部分光信號送入光電調(diào)制器h，部分輸出；光電調(diào)制器h，用于對FP激光器a輸出并送入光注入回路②的信號進行調(diào)制，使FP激光器a輸出的各個縱模產(chǎn)生調(diào)制邊帶，進而利用調(diào)制邊帶鎖定鄰近縱模，產(chǎn)生鎖模脈沖。

上述的互耦合光電振蕩器，其光電振蕩回路①的Q值可以通過在光環(huán)行器b和光電調(diào)制器h之間加入一段單模光纖或加入高Q值光學諧振腔進行提升；其光電振蕩回路①和光注入回路②的環(huán)路長度比可以通過在光耦合器c和光耦合器g之間加入一段單模光纖進行控制；其注入回FP激光器a的光信號的偏振狀態(tài)可以通過在光環(huán)器b和光電調(diào)制器h之間加入一偏振控制器實現(xiàn)，其光電振蕩回路①中光信號的相位可以通過在光環(huán)器b和光電調(diào)制器h之間加入一光纖延遲線進行調(diào)節(jié)，以便達到最優(yōu)輸出。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。