本发明专利技术涉及一种光子型高次倍频光电振荡器，属于高速光通信、微波技术等领域。本发明专利技术包括光源、双输出光强度调制器、光电环路、高次倍频微波输出电路。其中，双输出光强度调制器的光输入端与光源相连用于接受连续的光波信号，光电环路与双输出光强度调制器一个输出端相连构成工作于谐振频率的光电振荡电路，高次倍频微波输出电路与双输出光强度调制器另一输出端相连用于输出谐振频率的高次倍频微波信号。本发明专利技术克服了传统微波元件工作频率受限的缺陷，实现了高次倍频微波信号的输出，增大了光电振荡器的调谐范围，满足了现代微波系统和通信系统大范围变频的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光子型高次倍频光电振荡器，属于高速光通信、微波技术等领域。
技术介绍
当前，高性能微波振荡器大多基于电子学(例如电介质振荡器)和声学(例如晶体振荡器)储能单元。这些单元在GHz以上频率工作时，其储能性能会急剧下降，所产生的高频微波具有较大的相位噪声和较低的频谱纯度。光电振荡器(OEO)是一种基于光子学储能单元的微波振荡器，可产生高纯度微波和毫米波信号。例如，参见授予X. S.姚、L.马利基和V.伊利琴科的中国专利00803073号。它一般是由光源、光调制器、高Q光储能单元(或一定长度的光纤)、光探测器、微波带通滤波器、微波放大器、移相器、微波耦合器等组成的正反馈回路。振荡的能量来自于光调制器前的注入光，注入光经过光调制器调制后变成载有特定频率的光信号，这个光信号被光探测器转化成电信号后由微波放大器放大，再经过带通滤波器滤出特定频率，一部分用于输出，一部分反馈入光调制器的电调制端，完成一次循环过程。这样不断循环，最终形成稳定的振荡。传统的光电振荡器具有以下问题由于光电振荡器中使用了光电调制器、微波耦合器、微波移相器、微波放大器和微波传输线等微波器件，其最高工作频率不可避免地受到电子瓶颈的限制；受限于微波滤波器的有限调谐范围，光电振荡器的频率调谐范围一般较低，很难满足现代微波系统和通信系统大范围变频的要求。为了解决这些问题，人们提出了倍频光电振荡器技术(τ· Sakamoto, Τ. Kawanishi, and Μ. Izutsu, CLEO 2005，vol. 2， pp. 877-879,2005.以及 S. L. Pan and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. , vol. 21, no. 13，pp. 929-931，Jul. 2009)。但倍频光电振荡器仅能将光电振荡器的频率上限提高两倍，若要产生M-40GHZ的微波，倍频光电振荡器需要12-20GHZ的K波段微波器件。K波段微波器件由于材料和制作工艺的限制，一般性能较低，难以满足光电振荡器产生高质量微波信号的需求。如果倍频次数更高(如4次)，就可以使用低成本、高性能和技术成熟的 S、C、X波段器件获得高性能K波段微波信号。例如，K波段钇铁石榴石(YIG)可调谐滤波器的通带带宽较大，难以抑制光电振荡器的非振荡模式，但C、X波段的YIG滤波器性能优异，已经被用于C、X波段光电振荡器中，获得了 6-12GHZ连续可调的微波输出(D. Eliyahu and L Maleki，2003IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest， vol.3， PP. 2185-2187，2003.)，若能发展出四倍频或六倍频光电振荡器，则可利用C、X波段YIG滤波器获得M-48GHZ或36-72GHZ的高质量可调谐微波或毫米波。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供一种光子型高次倍频光电振荡器装置，通过改变光探测器与输入光偏振方向的夹角，在以低成本和高性能低频微波器件维持高质量振荡的同时，无需额外非线性器件即可获得光电振荡器谐振频率的高次倍频微波。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案一种光子型高次倍频光电振荡器，包括光源、双输出光强度调制器、高次倍频微波输出电路、光电环路；其中，双输出光强度调制器的光输入端与光源相连，高次倍频微波输出电路的输入端与双输出光强度调制器的第一输出端相连，光电环路的输入端与双输出光强度调制器的第二个输出端相连构成工作于谐振频率的光电振荡电路，光环电路的输出端与双输出光强度调制器的电输入端相连。所述光子型高次倍频光电振荡器中，所述双输出光强度调制器包括偏振调制器、 光耦合器、第一光检偏器、第二光探测器；所述高次倍频微波输出电路包括光带阻滤波器、 第一光探测器；所述光电环路包括光谐振器、第二光探测器、微波放大器、微波带通滤波器、 微波移相器；其中，所述偏振调制器的第一输入端连接光源，偏振调制器的输出端与光耦合器的输入端相连，光耦合器的第一输出端与第一光检偏器的输入端相连，光耦合器的第二输出端与第二光检偏器的输入端相连；所述第一光检偏器的输出端依次连接光带阻滤波器、第一光探测器后输出高次倍频微波信号；所述第二光检偏器的输出端依次连接光谐振器、第二光探测器、微波放大器、微波带通滤波器、微波移相器后，与偏振调制器的第二输入端连接。所述光子型高次倍频光电振荡器输出四倍频微波信号的方法，将第一光检偏器与输入光源的偏振方向平行设置、第二光检偏器与输入光源的偏振方向设置成45度夹角。所述光子型高次倍频光电振荡器输出六倍频微波信号的方法，将第一光检偏器与输入光源的偏振方向垂直设置、第二光检偏器与输入光源的偏振方向成45度夹角设置。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果(1)在以低成本和高性能低频微波器件维持高质量振荡的同时，无需额外非线性器件即可获得光电振荡器谐振频率的高次倍频微波。(2)克服了传统微波元件工作频率受限的缺陷，实现了高次倍频微波信号的输出， 增大了光电振荡器的调谐范围，满足了现代微波系统和通信系统大范围变频的要求。附图说明图1为本专利技术提供的光子型高次倍频光电振荡器的框图。图2(a)为本专利技术提供的光子型高次倍频光电振荡器的模块图。图2(b)为本专利技术实施例中光子型四倍频光电振荡器输出微波频谱的原理示意图。图2(c)为本专利技术实施例中光子型六倍频光电振荡器输出微波频谱的原理示意图。图3为本专利技术实施例中光子型六倍频光电振荡器的调谐范围与光带阻滤波器阻带的关系示意图。图中标号说明100为光源，110为双输出光强度调制器，111为偏振调制器，112为光耦合器，113为第一光检偏器，114为第二光检偏器，120为高次倍频微波输出电路，121为光带阻滤波器，122为第一光探测器，130为光电环路，131为光谐振器，132为第二光探测器，133为微波放大器，134为微波带通滤波器，135为微波移相器，A为偏振调制器的光输入端，B为第一光检偏器的输出端，C为光带阻滤波器的输出端，D为第一光探测器的输出端， fT为光带阻滤波器透过率为90%时的带宽，fB为光带阻滤波器透过率为时的带宽，fe 为在偏振调制器处输入的微波信号频率。具体实施例方式下面结合附图对专利技术的技术方案进行详细说明如图1所示的光子型高次倍频光电振荡器包括光源、偏振调制器、光耦合器、第一光检偏器、第二光检偏器、光带阻滤波器、第一光探测器、光谐振器、第二光探测器、微波放大器、微波带通滤波器、微波移相器。光源与偏振调制器的光输入端相连，偏振调制器的输出端与光耦合器相连，光耦合器的第一输出端与第一光检偏器的输入端相连，光耦合器的第二输出端与第二光检偏器的输入端相连，第一光检偏器的输出端与光带阻滤波器的输入端相连，光带阻滤波器、第一光探测器依次连接，第二光检偏器的输出端与光谐振器的输入端相连，光谐振器、第二光探测器、微波放大器、微波带通滤波器、微波移相器依次连接，微波移相器的输出端与偏振调制器的电输入端相连。光波信号经过第一光检偏器得到被抑制了谐波的光波信号，被抑制了谐波的光波信号在第一光探测器中转变成高次倍频微波信号；光波信号经过第二光检偏本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘时龙，朱丹，顾戎，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。