[发明专利]一种基于被动预补偿方式的双激光器非相干拍频噪声的消除系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于被动预补偿方式的双激光器非相干拍频噪声的消除系统及方法，包括第一激光器、第二激光器、光频率梳、第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、第四光耦合器、第五光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、电混频器、I/Q调制器。该发明能够消除双激光器之间的非相干拍频噪声，从而产生低相噪太赫兹信号，且无需采用传统复杂的基于电控反馈双激光器的相干控制方式，具有低成本、易实现等特点，为太赫兹技术及其应用提供实用化太赫兹光源发生方案。

技术领域

本发明涉及太赫兹信号发生领域，尤其涉及一种基于被动预补偿方式的双激光器非相干拍频噪声的消除方法及系统。

背景技术

随着感知网络、高清视频流设备、超高分辨率视频监控、高通量无线网络、虚拟现实、增强现实等应用的发展，预期2030年无线传输数据峰值速率将达到100Gbps甚至更高。更高的传输速率需要更高的传输带宽支持，然而传统的全电或微波光子技术难以满足百吉比特高传输速率的要求。因此，带宽大、可携带大数据量的基于微波光子技术的亚太赫兹和太赫兹(100GHz-10THz)频段成为支撑下一代无线通信的研究热点。

一个典型的太赫兹通信系统包括太赫兹信号发生、数据调制、无线传输、数据接收等部分，其中低噪声的太赫兹信号是太赫兹高数据率通信的保障。通常，基于光子学技术太赫兹通信系统中的太赫兹源由两个独立的激光器发出的激光信号拍频产生，因此太赫兹相噪性能严重受到激光器非相干噪声的影响。为了降低激光器非相干噪声的影响，往往需要采用窄线宽激光器，这样大大增加了系统成本。此外，基于主从激光器注入锁定或者基于光频率梳滤波的方法可以避免激光器非相干噪声的影响，但是为了实现高精度大范围调谐，基于主从激光器注入锁定的方法对从激光器的要求较高，而基于光频率梳滤波方法产生的太赫兹信号的噪声会随着频率的增大而恶化，这些因素都限制了太赫兹技术在无线通信中的广泛应用。

发明内容

本发明解决其技术问题所采用的方案是：

一种基于被动预补偿方式的双激光器非相干拍频噪声消除系统，包括第一激光器、第二激光器、光频率梳、第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、第四光耦合器、第五光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、电混频器、I/Q调制器；

第一激光器、第一光耦合器、I/Q调制器通过光纤顺次相连；第一光耦合器、第四光耦合器、第一光电探测器通过光纤顺次相连；第一光电探测器、电混频器通过微波同轴线相连；第二激光器、第二光耦合器、第五光耦合器、第二光电探测器通过光纤顺次相连；第二光电探测器、电混频器、I/Q调制器通过微波同轴线顺次相连；光频率梳、第三光耦合器、第五光耦合器通过光纤顺次相连；第三光耦合器、第四光耦合器通过光纤相连。

作为优选，采用被动预补偿方式消除双激光器非相干拍频噪声。

作为优选，第一激光器、第二激光器无需相位控制；由第一激光器和第二激光器之间的相位不相干引起的噪声可以被无限补偿。

作为优选，通过调节第一激光器或第二激光器的频率实现太赫兹源的频率调谐。

一种基于被动预补偿方式的双激光器非相干拍频噪声的消除方法，由第一激光器发出的单频光信号经第一光耦合器分为两路，由第二激光器发出的单频光信号经第二光耦合器分为两路，由光频率梳发出的光信号经第三光耦合器分为两路；