[发明专利]双长环结构无滤波器宽带可调谐光电振荡器

摘要

本发明涉及一种双长环结构无滤波器宽带可调谐光电振荡器。主要解决了无法采用现有光学/电学滤波器在保证信号单模输出的同时，实现光电振荡器的大范围频率调谐的问题。所述的激光器(1)通过偏振控制器(2)连接强度调制器(3)，强度调制器(3)通过长光纤(4)连接光学耦合器(5)，光学耦合器(5)通过光纤与可调延迟线7两路分别连接一个光电探测器(6)，两个光电探测器6通过电学合成器(8)合并为一路连接在功率放大器输入端，功率放大器输出端与强度调制器分别连接在功分器上。具有调谐方法简单，具有快速频率调谐的潜力。

主权项

1.一种双长环结构无滤波器宽带可调谐光电振荡器，包括激光器(1)、偏振控制器(2)、强度调制器(3)、长光纤(4)、光学耦合器(5)、第一光电探测器(6)、第二光电探测器(6)、可调延迟线(7)、电学合成器(8)、功率放大器(9)、功分器(10)，其特征在于：所述的激光器(1)通过偏振控制器(2)连接强度调制器(3)，强度调制器(3)通过长光纤(4)连接光学耦合器(5)，光学耦合器(5)通过光纤与可调延迟线(7)两路分别连接第一光电探测器(6)和第二光电探测器(6)，第一光电探测器(6)和第二光电探测器(6)通过电学合成器(8)合并为一路连接在功率放大器(9)输入端，功率放大器(9)输出端与强度调制器(3)分别连接在功分器(10)上；激光器(1)中发出的连续光通过偏振控制器(2)注入到强度调制器(3)中，调制后的光信号经过一段长度在千米量级的长光纤后在光学耦合器(5)中平均分成两路，上路中的光信号直接在第一光电探测器(6)上转换为电信号，下路中的光信号先经过可调延迟线(7)进行适当延时后再在第二光电探测器(6)上转换为电信号，上下两路电信号在电学合成器(8)中合成后并在功率放大器(9)中进行信号放大，最后放大后的电信号一部分输出，一部分反馈回强度调制器(3)，整个光电振荡器系统的起振由系统中的噪声引起，并形成功率稳定的振荡模式，在双长环结构光电振荡器中，强度调制器(3)、长光纤(4)、功率放大器(9)与第一光电探测器(6)构成第一个反馈回路，与可调延迟线(7)和第二光电探测器(6)构成第二个反馈回路，在可调延迟线(7)延迟时间为0ps时，两个反馈回路的物理长度在毫米量级，由于双长环反馈回路结构的光电振荡器中的双长环路长度差很小，导致在理想情况下的振荡模式间隔很大，可以达到几十吉赫兹以上，并且可以通过可调延迟线(7)的延时量实现振荡模式间隔的调谐，通过适当选取该系统中各元件的带宽，可以保证该系统在很大频率范围内实现单模振荡，该系统中的各元件的最小带宽为DC‑B，则可以实现在B/2至B范围的可调谐单模输出；在第一个反馈回路中，振荡模式的频率需要满足：其中τ₁是第一个反馈回路的总时间延迟，在第二个反馈回路中，振荡模式的频率需要满足：其中τ₂是第二个反馈回路的总时间延迟，Δτ是第二个反馈回路与第一个反馈回路之间的时间延迟差，其可以通过对第二个反馈回路中的可调延迟线的延迟量的调谐而改变；双环路光电振荡器的振荡频率由两个长环路的振荡条件共同决定，也就是振荡频率需要同时满足由式(3)可以得到双长环路光电振荡器中振荡微波信号的频率f_osc与两个长环路的延迟时间差Δτ之间的关系为从式(4)中可以看出，为了产生频率为f_osc的微波信号，两个长环路的延迟时间差Δτ应该设置为(k₂‑k₁)/f_osc；另外，当两个长环路延迟时间差设置为Δτ时，将存在一系列的振荡模式，最小振荡频率为f_min＝1/Δτ，此时k₂‑k₁＝1；其他振荡模式的频率为最小振荡频率f_min的整数倍，恰当地选择双长环结构光电振荡器中光电探测器的带宽B，可以通过调谐第二个反馈回路中可调延迟线的延迟时间产生调谐范围为B/2至B的单频微波信号。