[发明专利]一种基于低畸变耗散克尔孤子的微波信号产生装置

说明书

本发明公开了一种基于低畸变耗散克尔孤子的微波信号产生装置，采用相干辅助激光加热方案，利用泵浦激光和辅助激光的相干性，结合射频信号发生器极高的调谐精度，产生重复频率在K波段的克尔孤子光梳；然后将产生的克尔孤子光梳经光纤布拉格光栅(FBG)滤除泵浦激光，将滤除泵浦激光的克尔孤子光梳送入快速光电二极管，光电转换后，产生K波段微波信号；最后将快速光电二极管的输出接入相位噪声分析仪，测量微波信号的相位噪声。

技术领域

本发明属于微波光子技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于低畸变耗散克尔孤子的微波信号产生装置。

背景技术

无线电和微波信号的合成、分配和处理在我们的信息社会中无处不在，用于雷达、无线网络和卫星通信。随着电信带宽瓶颈的逼近(例如5G和物联网的未来需求)，使用更高频段的载波成为趋势。随着载波频率的增加，生成和数字化电子信号变得越来越困难，使用光子学来处理超宽带信号已被广泛探索。这通常被称为“微波光子学”。微波光子学在滤波器、雷达、模数转换器、光纤无线电、波形生成、亚噪声检测和光通信中的里程碑式演示已经实现了使用传统电子设备无法达到的带宽。

同样，低噪声微波信号的合成在各种现代应用(如时频计量和无线宽带通信)中至关重要，通过使用基于频率梳的光分频的光谱纯度(噪声)，已获得无与伦比的性能。然而，这些技术的未来部署关键取决于通过光子集成组件实现类似的性能增强。在这种情况下，基于集成微谐振器的耗散克尔孤子光梳(“孤子微梳”)是关键的构建模块，作为用于光学和微波合成的多个相干光载波的来源。

在光学微腔中产生的耗散克尔孤子光梳(简称孤子微梳)被认为是一种很有前途的技术，可以将传统复杂、昂贵和大容量的光频梳(OFC)系统变成便携式甚至芯片集成设备，从而将OFC带到更广泛的应用中。孤子微梳的一种可能且非常有用的功能是通过光检测在微腔内循环的孤子脉冲序列的重复率(即微梳线间距)来产生超稳定的微波。在不同的微梳平台上已经产生了低相位噪声的微波信号，其中一些已经可以与最好的电振荡器的规格相媲美。然而，一些众所周知但尚未解决的物理效应，仍然限制了孤子微梳作为微波振荡器的噪声性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于低畸变耗散克尔孤子的微波信号产生装置，避免了现有耗散克尔孤子光梳的孤子重复率随机抖动等问题，从而稳定产生微波信号。

为实现上述发明目的，本发明一种基于低畸变耗散克尔孤子的微波信号产生装置，其特征在于，包括：激光模块、泵浦模块、光学微腔模块、辅助模块、输出检测模块和微波信号模块；

所述激光模块包含可调谐激光器和光耦合器，可调谐激光器输出波长可调的连续光，通过光耦合器将连续光分成两束，分别作为泵浦模块和辅助模块的输入信号；

所述泵浦模块和辅助模块的结构及工作原理完全相同，分别包含声光调制器AOM、射频信号发生器、功率放大器EDFA、光纤布拉格光栅FBG、光纤环形器以及偏振控制器PC；

所述光学微腔模块包含光学微腔以及拉锥光纤，其中，拉锥光纤作为微腔耦合器；泵浦激光和辅助激光经过光纤环形器后通过拉锥光纤耦合进入光学微腔；

采用相干辅助激光加热时，先设置声光调制器的驱动频率以及功率放大器的功率：在辅助模块中，通过射频信号发生器设置声光调制器AOM的驱动频率f₁，并保持固定不变，设置功率放大器的输出功率为P₁；在泵浦模块中，通过射频信号发生器设置声光调制器AOM的驱动频率f₂，设置功率放大器的输出功率为P₂，但P₂要小于P₁；