[发明专利]一种高功率超平坦微波频率梳的产生装置及方法

说明书

本发明公开了一种高功率超平坦微波频率梳的产生装置及方法，该方法包括：利用可调谐激光源作为种子光源，注入到光学耦合器和DP‑QPSK调制器，DP‑QPSK调制器被射频信号驱动，发生强度调制，产生频率间隔等于1倍、2倍或4倍RF信号频率的新谱线，经由光放大器放大和带通滤波器之后，与种子光源耦合作为回路下一次的输入，循环N次后，可分别获得频率间隔等于1倍或2倍RF频率光梳；当光学回路达到稳态后，获得高功率、带宽宽、超平坦的稳定光梳；将光梳注入到光电探测器PD中拍频，产生微波梳。本发明产生的微波频率梳具有良好的频谱特性，在频谱带宽和平坦度上兼具优势。

技术领域

本发明涉及一种高功率超平坦微波频率梳的产生装置及方法，属于微波频率梳的光学产生技术领域。

背景技术

微波频率梳(MFC,Microwave Frequency Comb)由一系列频率间隔相等的离散微波信号构成，可以在同一个连续频率带宽范围内同时提供若干个不同频率的微波信号，不仅兼具微波信号本身的特点，而且相较于单频微波信号有更宽的频带宽度(百GHz数量级)来加载通信信息，拥有穿透能力强、谱线间距精确度高等优点，在无线通信、雷达制导、医疗、遥感探测等领域均有重要的应用价值，这使得微波频率梳具有十分广阔的发展前景。

现有的微波频率梳获取方案可以分为电学和光学两种。电学方案是以电容或电阻的非线性电路为基础的一种传统微波频率梳产生方案。利用电学方式产生的微波频率梳，虽然带宽可达几个GHz甚至十几个GHz，但是由于梳距不能灵活调节而使其应用受到极大地限制。另外，随着微波频率梳带宽的进一步提升，必将导致电子电路的设计和加工更加复杂，由此带来系统的成本高昂。此外，由于电子瓶颈的限制，基于电子电路产生的频率梳的带宽将难以向更高带宽扩展。在利用光学方案产生微波频率梳方面，目前方法有：利用马赫增德尔调制器对激光进行调制，产生光学频率梳在光电探测器(PD)中拍频获得微波频率梳；利用光电振荡环微波动态锁定激光器产生的光学频率梳，经PD拍频后微波频率梳；利用光纤中的非线性效应产生光学频率梳，通过PD拍频后，获得微波频率梳；通过级联多个相位调制器产生光学频率梳在PD中拍频获得微波频率梳；基于循环频移回路产生的光学频率梳经PD拍频后获得微波频率梳等。

目前已有的微波频率梳方案中，获得的微波频率梳大部分谱线数目比较少、谱线功率水平低、功率幅值变化大、平坦度有待提高。因此，如何产生功率高、宽带宽、平坦度好的微波频率梳，使其既能用于常用的低频段微波通信、又能用于高速微波通信场合，是目前的技术难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高功率超平坦微波频率梳的产生装置及方法，解决目前利用光学方法产生微波频率梳功率低、频谱带宽窄、频谱不平坦的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高功率超平坦微波频率梳的产生装置，包括可调谐激光源TLS、光学耦合器OC、偏振复用正交相移键控DP-QPSK调制器、射频驱动信号RF、光放大器OA、带通滤波器BPF、光电探测器PD、光谱分析仪OSA和电谱分析仪 ESA；

所述可调谐激光源TLS产生种子光源，并进入光学耦合器OC；

所述光学耦合器OC分光比为1:9，可调谐激光源TLS发出的种子光源经过光学耦合器后，90％的光再次进入环路，作为下一次回路的输入光源；

所述射频驱动信号RF为DP-QPSK调制器提供驱动电压；

所述偏振复用正交相移键控DP-QPSK调制器对光学耦合器OC输出的光进行调制，将频率单一的光调制为2/3/4根功率相等、频率间隔等于2倍或1倍射频驱动信号RF频率Δf的光；

所述光放大器OA将经过DP-QPSK调制器调制的光放大至种子光源水平；

所述带通滤波器BPF滤除经光放大器OA放大后的光梳的带外噪声；