基于经由回音壁模式光学谐振器中的非线性光学混频的光学再生和光电反馈的参数再生式振荡器制造技术

一种基于根据光学回音壁模式谐振器中的光学非线性的光学再生振荡产生低噪射频信号的方法，包括：将处于光学泵浦频率的激光耦合到支持回音壁模式并且表现出光学非线性的光学回音壁模式谐振器中，以通过从处于所述光学泵浦频率的所述激光获取能量来引起参数放大和非线性光学混频，从而生成处于与所述光学泵浦频率不同的一个或多个新的光学频率的光；基于射频（RF）信号使在所述激光中引起调制的调制装置运行，其中所述射频信号包含射频频率和所述射频频率的一个或多个射频谐波，并且所述射频信号被施加到所述调制装置以在所述光学回音壁模式谐振器内产生具有与所述射频频率和所述一个或多个射频谐波对应的调制频带的经调制的激光并且在所述光学回音壁模式谐振器中引起处于所述光学泵浦频率和所述调制频带的光的非线性光学混频以将功率从所述光学泵浦频率转换为所述调制频带；将离开所述光学回音壁模式谐振器的光耦合到光检测器中以基于在所述光检测器处对处于所述光学泵浦频率和所述调制频带的光的解调产生处于所述射频频率和所述射频频率的一个或多个射频谐波的射频检测器输出；将所述射频检测器输出引导至基于所述射频检测器输出对所述射频信号进行处理的射频电路中；以及使所述光学回音壁模式谐振器、所述调制装置、所述光检测器和所述射频电路运行以形成有源光电振荡器环路以维持光电振荡，从而在所述射频电路中维持包含所述射频频率的所述一个或多个射频谐波和所述射频频率中的至少一些的所述射频信号，并且通过所述非线性光学混频以及通过所述光学回音壁模式谐振器的滤波来减少所述射频信号中的相位噪声。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于经由回音壁模式光学谐振器中的非线性光学混频的光学再生和光电反馈的参数再生式振荡器相关申请的优先权声明和交叉引用本专利文献要求命名为“参数再生式振荡器”并且提交于2011年6月23日的第61/500,542号美国专利临时申请的优先权。上述专利文献的全部公开通过引用并入为本文献的公开的一部分。
技术介绍
本申请涉及基于光子设备的信号振荡器。用于生成RF和微波频率信号的射频（RF）和微波振荡器被广泛用于包含电路、通信装置以及其他的应用中。通过使用电子和光学器件，这种RF和微波振荡器可以构成为“混合（hybrid）”装置以形成光电振荡器（简称为“OEO”）。例如，参见第5,723,856、5,777,778、5,929,430和6,567,436号美国专利。例如，这种OEO可以包括：电控光学调制器和至少一个有源光电反馈环路，其中该有源光电反馈环路包括通过光检测器互联的光学部分和电子部分。光电反馈环路从调制器接收经调制的光学输出并且将经调制的光学输出转换成电信号，该电信号被适用为控制调制器。当任意其他附加的反馈环路和有源光电环路的总环路增益超出总损耗时，反馈环路在环路的光学部分中产生期望的长延迟以抑制相位噪声并且将在相位中经转换的电信号反馈到调制器以生成光学调制并且将电振荡生成并维持在RF或者微波频率中。这种光电环路是有源、同相环路，在特定的稳定运行条件或状态下该环路是对装置进行振荡而传统的环路是对装置进行稳定，因此光电环路与传统的反馈环路不同。与通过其它RF和微波振荡器所产生的信号相比，所生成的振荡信号是频率可调的并且可以具有窄光谱线宽和低相位噪声。
技术实现思路
本文献基于提供基于由非线性光学材料制成的光学谐振器的装置和技术，从而提供非线性波混频的并且作为有源光电环路的部分以产生低噪RF信号。一方面，提供了基于来自光学回音壁模式谐振器中的光学非线性的光学再生振荡产生低噪RF信号的方法。该方法包括：将处于光学泵浦频率的激光耦合到支持回音壁模式并且表现出光学非线性的光学回音壁模式谐振器中，以通过从处于光学泵浦频率的激光获取能量来引起参数放大和非线性光学混频，从而生成处于与光学泵浦频率不同的一个或多个新的光学频率的光；基于射频信号使在激光中引起调制的调制装置运行，其中射频信号包含射频频率和射频频率的一个或多个射频谐波，并且射频信号被施加到调制装置以在光学回音壁模式谐振器内产生具有与射频频率和一个或多个射频谐波对应的调制频带的经调制的激光并且在光学回音壁模式谐振器中引起处于光学泵浦频率和调制频带的光的非线性光学混频以将功率从光学泵浦频率转换为调制频带；将离开光学回音壁模式谐振器的光耦合到光检测器中以基于在光检测器处对处于光学泵浦频率和调制频带的光的解调产生处于射频频率和射频频率的一个或多个射频谐波的射频检测器输出；将射频检测器输出引导至基于射频检测器输出对射频信号进行处理的射频电路中；以及使光学回音壁模式谐振器、调制装置、光检测器和射频电路运行以形成有源光电振荡器环路以维持光电振荡，从而在射频电路中维持包含射频频率的一个或多个射频谐波和射频频率中的至少一些的射频信号，并且通过非线性光学混频以及通过光学回音壁模式谐振器的滤波来减少射频信号中的相位噪声。另一方面，提供了一种装置以基于通过在光学回音壁模式谐振器中的基于通过光学非线性的再生的光产生低噪RF信号。该装置包括：激光器，该激光器用于产生处于光学泵浦频率的激光；光学回音壁模式谐振器，该光学回音壁模式谐振器支持回音壁模式并且表现出光学非线性以通过从处于光学泵浦频率的激光获取能量而取得引起非线性光学混频和参数放大，从而生成处于与光学泵浦频率不同的一个或多个新的光学频率的光；光学耦合器，该光学耦合器将来自激光器的激光耦合到光学回音壁模式谐振器中；以及光学调制器，该光学调制器位于激光器与光学回音壁模式谐振器之间的光学路径中，该光学调制器可操作为基于RF信号引起激光中的调制，其中RF信号包含RF频率和RF频率的一个或多个RF谐波，并且RF信号并且被施加到调制装置从而产生具有与RF频率和一个或多个RF谐波对应的调制频带的经调制的激光。光学回音壁模式谐振器内处于光学泵浦频率和调制频带的经调制的激光经历非线性光学混频以将处于光学泵浦频率的功率转换为与调制频带对应的光学频率。该装置包括：光检测器，该光检测器耦合成接收从光学回音壁模式谐振器输出的光以基于在光检测器处对处于光学泵浦频率和调制频带的解调而产生处于RF频率和RF频率的一个或多个RF谐波的RF检测器输出；以及RF电路，该RF电路耦合成接收RF检测器输出并且可操作为基于RF检测器输出对RF信号进行处理。在该装置中，光学调制器、光学回音壁模式谐振器、光检测器和RF电路被配置成形成有源光电振荡器环路以维持在射频电路中维持包含射频频率的一个或多个射频谐波和射频频率中至少一些的射频信号的光电振荡，并且通过有源光电振荡器环路中的光学回音壁模式谐振器的非线性光学混频和滤波来减少射频信号中的相位噪声。又一方面，提供了一种装置以基于通过光学回音壁模式谐振器中的光学非线性的再生光产生低噪RF信号。该装置包括：激光器，该激光器用于产生处于光学泵浦频率的激光；光学回音壁模式谐振器，该光学回音壁模式谐振器支持回音壁模式并且表现出光学非线性以通过从处于光学泵浦频率的激光取得能量而引起非线性光学混频和参数放大，从而生成处于与光学泵浦频率不同的一个或多个新的光学频率的光，该光学回音壁模式谐振器表现出光电效应；电极，该电极形成在光学回音壁模式谐振器上以将包含RF频率和RF频率的一个或多个RF谐波的射频（RF）信号施加到光学回音壁模式谐振器以通过光电效应引起光学回音壁模式谐振器内的光的光学调制；以及光学耦合器，该光学耦合器将来自激光器的激光耦合到光学回音壁模式谐振器中，耦合到光学回音壁模式谐振器内的激光被调制为包括与RF频率和一个或多个RF谐波对应的调制频带，其中光学回音壁模式谐振器内的处于光学泵浦频率和调制频带的经调制的激光经历非线性光学混频从而将处于光学泵浦频率的功率转换为调制频带。该装置包括：光检测器，该光检测器耦合成接收从光学回音壁模式谐振器输出的光以基于在光检测器处对处于光学泵浦频率和调制频带的解调而产生处于RF频率和RF频率的一个或多个RF谐波的RF检测器输出；以及RF电路，该RF电路耦合成接收RF检测器输出并且可操作为基于RF检测器输出对RF信号进行处理。该RF电路被耦合到光学回音壁模式谐振器上的电极以施加RF信号从而在光学回音壁模式谐振器内引起光学调制。光学调制器、光学回音壁模式谐振器、光检测器和RF电路被配置成形成有源光电振荡器环路以维持在RF电路中维持用于维持包含RF频率的一个或多个RF谐波和RF频率中至少一些的RF信号的光电振荡，并且通过有源光电振荡器环路中的光学回音壁模式谐振器的非线性光学混频和滤波来减少射频信号中的相位噪声。这些和其他方面和实施被详细描述在附图、描述和权利要求中。附图说明图1示出基于通过光学回音壁模式谐振器和有源OEO环路中的光学非线性的再生光产生低噪RF信号的振荡器装置的两个示例。图2A、图2B、图3、图4A、图4B、图5A和图5B示出WGM谐振器和光耦合设计的示例。图6示出基于非线性WGM谐振器而没有OEO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于根据光学回音壁模式谐振器中的光学非线性的光学再生振荡产生低噪射频信号的方法，包括：将处于光学泵浦频率的激光耦合到支持回音壁模式并且表现出光学非线性的光学回音壁模式谐振器中，以通过从处于所述光学泵浦频率的所述激光获取能量来引起参数放大和非线性光学混频，从而生成处于与所述光学泵浦频率不同的一个或多个新的光学频率的光；基于射频（RF）信号使在所述激光中引起调制的调制装置运行，其中所述射频信号包含射频频率和所述射频频率的一个或多个射频谐波，并且所述射频信号被施加到所述调制装置以在所述光学回音壁模式谐振器内产生具有与所述射频频率和所述一个或多个射频谐波对应的调制频带的经调制的激光并且在所述光学回音壁模式谐振器中引起处于所述光学泵浦频率和所述调制频带的光的非线性光学混频以将功率从所述光学泵浦频率转换为所述调制频带；将离开所述光学回音壁模式谐振器的光耦合到光检测器中以基于在所述光检测器处对处于所述光学泵浦频率和所述调制频带的光的解调产生处于所述射频频率和所述射频频率的一个或多个射频谐波的射频检测器输出；将所述射频检测器输出引导至基于所述射频检测器输出对所述射频信号进行处理的射频电路中；以及使所述光学回音壁模式谐振器、所述调制装置、所述光检测器和所述射频电路运行以形成有源光电振荡器环路以维持光电振荡，从而在所述射频电路中维持包含所述射频频率的所述一个或多个射频谐波和所述射频频率中的至少一些的所述射频信号，并且通过所述非线性光学混频以及通过所述光学回音壁模式谐振器的滤波来减少所述射频信号中的相位噪声。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.23 US 61/500,5421.一种基于根据光学回音壁模式谐振器中的光学非线性的光学再生振荡产生低噪射频信号的方法，包括：将处于光学泵浦频率的激光耦合到支持回音壁模式并且表现出光学非线性的光学回音壁模式谐振器中，以通过从处于所述光学泵浦频率的所述激光获取能量来引起参数放大和非线性光学混频，从而生成处于与所述光学泵浦频率不同的一个或多个新的光学频率的光；基于射频信号使在所述激光中引起调制的调制装置运行，其中所述射频信号包含射频频率和所述射频频率的一个或多个射频谐波，并且所述射频信号被施加到所述调制装置以在所述光学回音壁模式谐振器内产生具有与所述射频频率和所述一个或多个射频谐波对应的调制频带的经调制的激光并且在所述光学回音壁模式谐振器中引起处于所述光学泵浦频率和所述调制频带的光的非线性光学混频以将功率从所述光学泵浦频率转换为所述调制频带；将离开所述光学回音壁模式谐振器的光耦合到光检测器中以基于在所述光检测器处对处于所述光学泵浦频率和所述调制频带的光的解调产生处于所述射频频率和所述射频频率的一个或多个射频谐波的射频检测器输出；将所述射频检测器输出引导至基于所述射频检测器输出对所述射频信号进行处理的射频电路中；以及使所述光学回音壁模式谐振器、所述调制装置、所述光检测器和所述射频电路运行以形成有源光电振荡器环路以维持光电振荡，从而在所述射频电路中维持包含所述射频频率的所述一个或多个射频谐波和所述射频频率中的至少一些的所述射频信号，并且通过所述非线性光学混频以及通过所述光学回音壁模式谐振器的滤波来减少所述射频信号中的相位噪声。2.如权利要求1所述的方法，其中所述调制装置是位于所述光学回音壁模式谐振器外部的光学调制器，并且所述方法还包括：将所述激光引导至所述光学调制器以产生经调制的激光；以及将通过所述光学调制器调制的激光输出引导至所述光学回音壁模式谐振器中以引起所述非线性光学混频。3.如权利要求1所述的方法，其中所述光学回音壁模式谐振器响应于所述射频信号而表现出光电效应，并且所述调制装置包括至少一个电极，所述至少一个电极形成在所述光学回音壁模式谐振器上并且耦合到所述射频电路以将所述射频信号施加到所述光学回音壁模式谐振器以通过所述光电效应引起所述激光的光学调制。4.如权利要求1所述的方法，包括：将所述射频电路配置在所述有源光电振荡器环路中以实现射频通频带，所述射频通频带选择所述射频频率的所述一个或多个射频谐波和所述射频频率中的一些同时消除其他射频频率。5.如权利要求1所述的方法，包括：将射频滤波器耦合在所述有源光电振荡器环路的所述射频电路中以通过所述射频电路对所述射频频率的所述一个或多个射频谐波和所述射频频率中的一些的选择以及对其他射频频率的消除而对通过所述光学回音壁模式谐振器内的所述非线性光学混频而生成的光的光谱进行调节。6.如权利要求1所述的方法，包括：将射频放大器耦合在所述光电振荡器环路的所述射频电路中以对所述射频信号进行放大。7.如权利要求1所述的方法，包括：将通过所述光学回音壁模式谐振器中的所述非线性光学混频产生并输出的光的一部分耦合为光学输出，其中所述光学输出包含处于与所述调制频带对应的所述光学频率和所述光学泵浦频率的光。8.如权利要求7所述的方法，包括：使所述有源光电振荡器环路运行以引起所述光学回音壁模式谐振器的所述光学输出中的光学频率的模式锁定以产生相位锁定的光学谐波和光学脉冲。9.一种基于通过光学回音壁模式谐振器中的光学非线性的再生光产生低噪射频信号的装置，所述装置包括：激光器，所述激光器用于产生处于光学泵浦频率的激光；光学回音壁模式谐振器，所述光学回音壁模式谐振器支持回音壁模式并且表现出光学非线性以通过从处于所述光学泵浦频率的所述激光获取能量而引起非线性光学混频和参数放大，从而生成处于与所述光学泵浦频率不同的一个或多个新的光学频率的光；光学耦合器，所述光学耦合器将来自所述激光器的所述激光耦合到所述光学回音壁模式谐振器中；光学调制器，所述光学调制器位于所述激光器与所述光学回音壁模式谐振器之间的光学路径中，所述光学调制器可操作为基于射频信号引起所述激光中的调制，其中所述射频信号包含射频频率和所述射频频率的一个或多个射频谐波，并且所述射频信号被施加到所述光学调制器以产生具有与所述射频频率和所述一个或多个射频谐波对应的调制频带的经调制的激光，其中所述光学回音壁模式谐振器内的处于所述光学泵浦频率和所述调制频带的所述经调制的激光经历非线性光学混频以将处于所述光学泵浦频率的功率转换为与所述调制频带对应的光学频率；光检测器，所述光检测器耦合成接收从所述光学回音壁模式谐振器输出的光以基于在所述光检测器处对处于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·B·马茨科，卢特·马利基，
申请(专利权)人：OE电波公司，
类型：
国别省市：