[发明专利]一种注入锁定光电振荡器

说明书

本发明公开了一种注入锁定光电振荡器，包括光源、电光调制模块、光电振荡环路、注入源、锁相环；所述光电振荡环路由首尾顺次连接的相位调制器、光纤、双输出马赫曾德尔干涉仪、平衡光电探测器、放大器、滤波器、压控移相器组成；电光调制模块用注入信号对光源输出的光载波进行调制后将其输入光电振荡环路中的相位调制器；锁相环将注入信号和光电振荡环路的输出信号进行相位比较后生成所述压控移相器的控制信号；所述电光调制模块为一个强度调制器和一个相位调制器并联而成的并联调制结构。本发明可有效消除相位干扰，并可对注入信号的幅度、频点和相位进行锁定，从而有效提升光电振荡器的选模效率以及输出微波信号的频率稳定性和信噪比。

技术领域

本发明涉及一种光电振荡器，尤其涉及一种注入锁定光电振荡器。

背景技术

光电振荡器(Oriental Electronic Orchesta，简称OEO)是近些年兴起的一种利用光电混合手段实现的新型振荡器，利用高品质因数的长光纤作为储能介质实现超低相噪的微波信号输出。相比于传统的基于电子学和声学储能模块的微波振荡器，光电振荡器可以产生数MHz到数百GHz的高纯度微波或毫米波信号，相位噪声理论上可接近量子极限，因而是一种非常理想的高性能微波振荡器。

刘世锋等人[刘世锋,徐晓瑞,张方正,刘鹏,康晓晨,杨华山,潘时龙.超低相噪光电振荡器及其频率综合技术研究[J].雷达学报,2019,8(02):243-250.]提出一种”基于级联相位调制器的注入锁定光电振荡器”。这种光电振荡器的基本结构如图1所示(其中，PM为相位调制器，PLL为锁相环，VCPS为压控移相器，MZI为马赫曾德尔干涉仪，BPD为平衡光电探测器，实线表示光信号，虚线表示电信号)，其利用相位调制实现调制器输出光谱展宽并保持光纤中传播功率恒定，降低光纤非线性效应引入的强度噪声。采用双输出马赫曾德尔干涉仪(MZI)级联平衡探测器的结构完成相位调制到强度调制的转化，提高系统的信噪比，实现频率为9.9999914GHz、边模抑制比大于85dB、10kHz频偏相位噪声为–153.1dBc/Hz的超低相位噪声信号输出。

但上述技术方案中的注入锁定结构尚有不足，影响了系统性能的进一步提升。首先，其注入对象是级联相位调制器，不可避免地会引入相位干扰，影响输出信号相位的稳定性；其次，这种结构只能对信号的相位进行锁定，不能进行多维信息锁定。随着用户对光电振荡器性能要求的进一步提高，以上问题亟待克服。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有注入锁定光电振荡器注入锁定结构的不足，提供一种注入锁定光电振荡器，可有效消除相邻调制器间的相位干扰，并可对注入信号的幅度、频点和相位进行锁定，从而有效提升光电振荡器的选模效率以及输出微波信号的频率稳定性和信噪比。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种注入锁定光电振荡器，包括光源、电光调制模块、光电振荡环路、注入源、锁相环；所述光电振荡环路由首尾顺次连接的相位调制器、光纤、双输出马赫曾德尔干涉仪、平衡光电探测器、放大器、滤波器、压控移相器组成；电光调制模块用注入源输出的注入信号对光源输出的光载波进行调制后将其输入光电振荡环路中的相位调制器；锁相环将注入信号和光电振荡环路的输出信号进行相位比较后生成所述压控移相器的控制信号；所述电光调制模块为一个强度调制器和一个相位调制器并联而成的并联调制结构，注入源输出两路注入信号分别输入所述强度调制器和相位调制器的微波输入端口，光源输出的光载波被分为两路后分别经所述强度调制器和相位调制器调制，两路调制信号被耦合为一路后输入光电振荡环路中的相位调制器。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明能对注入信号的幅度、频点和相位独立分布式地锁定，可以有效提高最终输出微波信号的信噪比和消除信息干扰，再结合锁相环实现输出信号的相位反馈控制，从而使得光电振荡器工作过程中的选模难度大大降低，选模时间大大缩短；同时，模块之间相位信息干扰降低，信噪比有所提升。

附图说明