[发明专利]利用单纵模双波长光纤激光器产生微波、毫米波的装置

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及光纤通信和光纤传感领域，特别是一种利用单纵模双波长光纤激光器产生微波、毫米波的装置，主要用于光纤通信、光纤传感、雷达和射频光纤传输(Radio-over-fiber)等领域。

(二)背景技术：

光子产生微波、毫米波信号在光纤通信和光纤传感领域有着广泛的应用，例如在宽带无线接入网络，雷达，射频光纤传输(Radio-over-fiber)系统中，该技术都有着极其重要的应用。这种技术的优点是利用光子技术，代替传统的由较低频率电信号倍频生成毫米波信号的方法，产生微波、毫米波信号，而且，该信号可以通过损耗极低的单模光纤进行传输，在传输链路中加入掺铒光纤放大器后能够实现信号的远距离传输。目前利用光子技术产生微波、毫米波信号，一是基于相位整形技术产生微波、毫米波信号，但这种方法很难获得窄带、高质量的微波、毫米波信号；二是基于外部调制技术，利用强度调制器或相位调制器将激光源倍频产生微波、毫米波信号，但这方法需要高质量的参考信号源；三是基于光外差技术，将从不同激光源发出的两束激光先进行相位锁定以减少相位噪声，然后拍频产生微波、毫米波信号；但这种方法也需要高质量的参考信号源，然而，在实际应用中，特别是在无线通信与雷达系统中，毫米波产生装置一般用作本地振荡器，并没有可以利用的参考信号源。为避免使用高质量参考信号源，研究者提出了利用一个单纵模双波长激光器替代两个激光器的方案。因此，如何实现激光的单纵模双波长输出，然后将单纵模双波长激光耦合进高速光电探测器中，通过拍频产生微波、毫米波信号是光纤通信和光纤传感领域中的重要课题。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种利用单纵模双波长光纤激光器产生微波、毫米波的装置，它集中射频波和光波技术的优点，通过简单的结构产生带宽窄、噪声低的微波、毫米波信号。

本发明的技术方案：一种利用单纵模双波长光纤激光器产生微波、毫米波的装置，其特征在于它是由泵浦激光器、波分复用光耦合器、超短线性谐振腔，光隔离器和高速光电探测器所构成，所说的超短线性谐振腔包括依次连接的低反射率光纤光栅、一段长度适合的有源光纤和高反射率光纤光栅，其中波分复用光耦合器的端口(a)与泵浦激光器的输出端相连接，端口(c)与超短线性谐振腔中的低反射率光纤光栅相连接，波分复用光耦合器的端口(b)与光隔离器的入光端口相连接；光隔离器的出光端口接高速光电探测器。

上述所说的泵浦激光器采用波长与有源光纤能级结构相匹配的适合的半导体激光器或固体激光器；所说的波分复用光耦合器采用与泵浦激光器的波长相适应的波分复用光耦合器。

上述所说的与有源光纤能级结构相匹配的适合的半导体激光器或固体激光器的波长采用980nm。

上述所说的与泵浦激光器的波长相适应的波分复用光耦合器的波长采用980/1550nm。

上述所说的超短线性谐振腔是腔长L由所产生的微波、毫米波信号的频率Δv决定的超短线性谐振腔，即满足Δv=c2nL.]]>

上述所说的超短线性谐振腔的连接方式是依次连接低反射率光纤光栅、有源光纤、高反射率光纤光栅。

上述所说的有源光纤是在给定泵浦功率条件下，可以提供足够增益使得在超短腔结构中能够产生激光的高浓度掺铒光纤、铒镱共掺光纤或其它掺杂光纤。

上述所说的低反射率光纤光栅是均匀布拉格光纤光栅，或是镀上反射膜的各种反射镜；所说的高反射率光纤光栅是均匀布拉格光纤光栅，或是镀上反射膜的各种反射镜，高反射率光纤光栅应当具有不小于90％的反射率，保证光在超短腔结构中谐振并产生激光。

上述所说的高速光电探测器的频率范围由所产生的微波、毫米波信号的频率决定，应当不小于10GHz。

上述所说的利用单纵模双波长光纤激光器产生微波、毫米波的装置产生的微波、毫米波信号的频率应当大于1GHz。

上述所说的利用单纵模双波长光纤激光器产生微波、毫米波的装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)选择泵浦激光器，用于泵浦有源光纤；

(2)选择具有三个端口(a)、(b)和(c)的光波分复用光耦合器，用于将泵浦光和信号光耦合进有源光纤，其波长与泵浦激光器的波长相适应；