CN103346469B - 一种光电振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光电振荡器，用于对多波长激光同时进行光电振荡，其包括电光调制器、光放大器、分光器、光电转换器、微波放大器以及滤波器组成环路，该环路构成光电振荡器的主要结构。本发明的有益效果在于：本发明使多波长激光同时参与光电振荡，大大提高了光电振荡器的工作效率，且激光在光电混合环路中通过多次振荡能够形成高质量的微波信号；本发明利用波分复用技术将加载有微波信号的不同波长的激光通过多个通道同时输出，大大提高了光电振荡器的输出容量；本发明结构简单，仅需对传统光电振荡器进行简单调整；本发明具有很大的通道容量，适用于光控相控阵雷达、光载无线通信和微波光子学领域。

Description

一种光电振荡器

技术领域

本发明属于微波光子光电振荡器技术领域，尤其涉及一种光电振荡器。

背景技术

光电振荡器可以作为一种高质量的微波源，其在光控相控阵雷达、光载无线通信（ROF，Radio-over-fiber）和微波光子学领域中都有应用。

在光电振荡器结构中通常采用激光的单波长作为光源，在经过光电转换之后利用微波功分器实现微波输出（参见专利：基于受激布里渊散射效应的宽带连续可调谐光电振荡器，公开号：CN102751644A）。

专利（一种基于激光波长调节的频率宽带可调光电振荡器，公开号：CN102368582A）采用可调谐激光实现光电振荡器，主要目的是为了利用不同光波长与固定的光纤布拉格光栅形成不同的频率差，从而得到不同频率的微波输出，并且里利用微波功分器输出微波信号。但并不是多波长激光同时在光电振荡器中参与振荡，每一次调节，仅存在一个波长的光信号在环形结构中振荡。

专利(具有光谐振器的光电振荡器，公开号：CN1338135A；宽带频率可调谐光电振荡器，公开号：CN102163795A；用有源半导体谐振腔的光电振荡器，公开号：CN102163801A)均采用光电同时输出的结构，但未采用多波长激光作为起振的光信号，其光学输出口仅存在一个通道。

文献（江阳、于晋龙、张立台等，“利用单光源光电振荡器实现多波长光脉冲与电时钟信号产生”，光学学报，2009,vol.29,no.28,pp.2093-2098）利用直接调制光源的方式在光电振荡器中产生多波长光脉冲，其输出利用光学波分复用器将展宽的光波切分后采用光端口输出，其所能实现的光通道数目有赖于单光源在直接调制情况下光谱宽度，仅实现5通道。

综上所述，有必要设计一种新型的光电振荡器，使多波长激光同时参与光电振荡，且同时输出不同波长的加载了微波信号的激光。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种光电振荡器，使多波长激光同时参与光电振荡，且同时输出不同波长的加载了微波信号的激光。具体的技术方案如下：

一种光电振荡器，用于对多波长激光同时进行光电振荡，包括电光调制器、光放大器、分光器、光电转换器、微波放大器以及滤波器；其中：

电光调制器、光放大器、分光器、光电转换器、微波放大器和滤波器依次连接，且滤波器接入电光调制器形成环路；

多波长激光源发出一原始激光，所述原始激光经电光调制器接入光放大器进行放大；再由分光器将放大后的激光分为两路激光，两路激光分别为第一路激光和第二路激光，第一路激光用于输出，第二路激光接入光电转换器；光电转换器将第二路激光转换为微波信号，再将微波信号接入微波放大器进行放大，经放大后的微波信号接入滤波器进行滤波，经滤波的微波信号接入电光调制器对原始激光进行调制，经滤波的将微波信号加载在原始激光上。

作为优化方案，本发明还包括与分光器连接的第二波分复用器；第一路激光接入第二波分复用器，由第二波分复用器输出不同波长的加载了微波信号的激光。

作为优化方案，第二波分复用器为膜片滤波式的波分复用器或者阵列波导光栅的波分复用器。

作为优化方案，第二波分复用器的通道数和每个通道中心波长与多波长激光源的波长数和中心波长保持一致。

作为优化方案，电光调制器采用电光振幅调制器或电光相位调制器。

作为优化方案，分光器采用光纤耦合器，且光纤耦合器的分光比为3dB。

作为优化方案，滤波器采用微波可调滤波器或微波窄带滤波器或带通滤波器。

作为优化方案，多波长激光源采用单通道同时输出多波长激光的激光源；或者采用多个不同波长激光源接入第一波分复用器的方式，由第一波分复用器将多个不同波长激光源输出的多束不同波长的激光合成一束，形成一多波长激光源。

一种光电振荡器，用于对多波长激光同时进行光电振荡，包括电光调制器、光放大器、滤波器、分光器、光电转换器以及微波放大器；其中：

电光调制器、光放大器、滤波器、分光器、光电转换器和微波放大器依次连接，且微波放大器接入电光调制器形成环路；

多波长激光源发出一原始激光，所述原始激光经电光调制器接入光放大器进行放大；经放大后的激光接入滤波器进行滤波，再由分光器将滤波后的激光分为两路激光，两路激光分别为第一路激光和第二路激光，第一路激光用于输出，第二路激光接入光电转换器；光电转换器将第二路激光转换为微波信号，再将微波信号接入微波放大器进行放大，经放大的微波信号接入电光调制器对原始激光进行调制，将微波信号加载在原始激光上。

作为优化方案，滤波器采用光域的滤波器。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明使多波长激光同时参与光电振荡，大大提高了光电振荡器的工作效率，且激光在光电混合环路中通过多次振荡能够形成高质量的微波信号；

（2）本发明利用波分复用技术将加载有微波信号的不同波长的激光通过多个通道同时输出，大大提高了光电振荡器的输出容量；

（3）本发明结构简单，仅需对传统光电振荡器进行简单调整；

（4）本发明同时提高了加载高质量微波信号的激光产生和传输的性能，可以直接进入光路传输；

（5）本发明具有很大的通道容量，同时也适用于二维相控阵雷达。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为实施例1在光控相控阵雷达***中应用的结构图；

图3为本发明实施例2的结构示意图。

上图中序号为：

1-电光调制器、2-光放大器、3-分光器、4-光电转换器、5-微波放大器、6-滤波器、7-多波长激光源、8-第二波分复用器、9-微波天线。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，一种光电振荡器，用于对多波长激光同时进行光电振荡，包括电光调制器1、光放大器2、分光器3、光电转换器4、微波放大器5、滤波器6以及第二波分复用器8；其中：

电光调制器1、光放大器2、分光器3、光电转换器4、微波放大器5和滤波器6依次连接，且滤波器6接入电光调制器1形成环路；该环路即构成了本实施例中光电振荡器的主要结构；分光器3与第二波分复用器8连接。

多波长激光源7发出一原始激光，原始激光经电光调制器1接入光放大器2进行放大；再由分光器3将放大后的激光分为两路激光，两路激光分别为第一路激光和第二路激光，第一路激光接入第二波分复用器8，用于输出，第二路激光接入光电转换器4；光电转换器4将第二路激光转换为微波信号，再将微波信号接入微波放大器5进行放大，经放大后的微波信号接入滤波器6进行滤波，经滤波的微波信号接入电光调制器1对原始激光进行调制，将经滤波的微波信号加载在原始激光上。如此继续循环，每次第一路激光由第二波分复用器8输出不同波长的加载了微波信号的激光；而每次第二路激光接入光电转换器4转为微波信号。

本实施例的工作原理为：各波长激光经过光电振荡器的环路后，加载有微波信号，在链路光/电增益大于损耗的条件下，使激光携带微波信号在反馈回路中实现微波信号的振荡，借助长光纤的储能能力，同时输出高质量微波信号。再利用波分复用技术，使光电振荡器的输出采用彼此独立的多波长光波同时输出的方式，直接为后续光链路提供微波源。

第二波分复用器8的波长数为N，标记为：波长1、波长2、…、波长N，对应的频率为、、…、，光电振荡器形成的微波频率为。在第二波分复用器8的光输出中，分别对应输出频率为、和，、和，…，、和。

第二波分复用器8频率间隔一般设计为定值，标记为：，则在此结构的光电振荡器中，应使：

，

这样可以避免产生的微波信号在输出时被第二波分复用器8滤掉。

在本实施例中，电光调制器1采用电光振幅调制器，但不限于电光振幅调制器，也可以采用电光相位调制器。分光器3采用光纤耦合器，且光纤耦合器的分光比为3dB，但光纤耦合器的分光比不限于3dB。滤波器6采用微波可调滤波器6，但不限于此，还可以采用微波窄带滤波器6或带通滤波器6。多波长激光源7采用单通道同时输出多波长激光的激光源，但不限于此；也可以采用多个不同波长激光源接入第一波分复用器的方式，由第一波分复用器将多个不同波长激光源输出的多束不同波长的激光合成一束，形成一多波长激光源7。第二波分复用器8为膜片滤波式的波分复用器，但不限于此，也可以采用阵列波导光栅的波分复用器。第二波分复用器8的通道数和每个通道中心波长与多波长激光源7的波长数和中心波长保持一致。

将本发明应用于相控阵雷达中的***结构图如图2所示，第二波分复用器8每个波长通道的末端均连接有光电转换器4，每个光电转换器4均连接设有微波天线9。多波长激光源7经过本发明的光点振荡器结构后通过第二波分复用器8输出，光电转换器4将第二波分复用器8每个波长通道输出的不同波长的激光转换为微波信号，这些微波信号通过微波天线9发射出去。

实施例2：

如图3所示，一种光电振荡器，用于对多波长激光同时进行光电振荡，包括电光调制器1、光放大器2、滤波器6、分光器3、光电转换器4、微波放大器5以及第二波分复用器8；其中：

电光调制器1、光放大器2、滤波器6、分光器3、光电转换器4和微波放大器5依次连接，且微波放大器5接入电光调制器1形成环路；该环路即构成了本实施例中光电振荡器的主要结构；分光器3与第二波分复用器8连接。

多波长激光源7发出一原始激光，原始激光经电光调制器1接入光放大器2进行放大；经放大后的激光接入滤波器6进行滤波，再由分光器3将滤波后的激光分为两路激光，两路激光分别为第一路激光和第二路激光，第一路激光接入第二波分复用器8，用于输出，第二路激光接入光电转换器4；光电转换器4将第二路激光转换为微波信号，再将微波信号接入微波放大器5进行放大，经放大的微波信号接入电光调制器1对原始激光进行调制，将经滤波的微波信号加载在原始激光上。本实施例与实施例1均采用了环路结构作为光电振荡器的主要结构，区别在于本实施例在环路的光学链路中对激光进行滤波，而实施例1是在环路的电学链路中对微波信号进行滤波，本实施例的其他结构与工作原理与实施例1相同，在此不再赘述。

在本实施例中，滤波器6采用光域的滤波器6；本实施例的其他元器件与实施例1相同，在此不再赘述。

本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。

Claims (9)

1.一种光电振荡器，用于对多波长激光同时进行光电振荡，其特征在于，包括电光调制器、光放大器、分光器、光电转换器、微波放大器以及滤波器；其中：

所述电光调制器、所述光放大器、所述分光器、所述光电转换器、所述微波放大器和所述滤波器依次连接，且所述滤波器接入所述电光调制器形成环路；

多波长激光源发出一原始激光，所述原始激光经所述电光调制器接入所述光放大器进行放大；再由所述分光器将放大后的激光分为两路激光，所述两路激光分别为第一路激光和第二路激光，所述第一路激光用于输出，所述第二路激光接入所述光电转换器；所述光电转换器将所述第二路激光转换为微波信号，再将所述微波信号接入所述微波放大器进行放大，经放大后的所述微波信号接入所述滤波器进行滤波，经滤波的所述微波信号接入所述电光调制器对所述原始激光进行调制，将经滤波的所述微波信号加载在所述原始激光上；

还包括与所述分光器连接的第二波分复用器；所述第一路激光接入所述第二波分复用器，由所述第二波分复用器输出不同波长的加载了微波信号的激光。

2.根据权利要求1所述的一种光电振荡器，其特征在于，所述第二波分复用器为膜片滤波式的波分复用器或者阵列波导光栅的波分复用器。

3.根据权利要求1所述的一种光电振荡器，其特征在于，所述第二波分复用器的通道数和每个通道中心波长与所述多波长激光源的波长数和中心波长保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种光电振荡器，其特征在于，所述电光调制器为电光振幅调制器或电光相位调制器。

5.根据权利要求1所述的一种光电振荡器，其特征在于，所述分光器为光纤耦合器，且所述光纤耦合器的分光比为3dB。

6.根据权利要求1所述的一种光电振荡器，其特征在于，所述滤波器为微波可调滤波器或微波窄带滤波器或带通滤波器。

7.根据权利要求1所述的一种光电振荡器，其特征在于，所述多波长激光源包括单个激光源，所述单个激光源通过单通道同时输出多波长的激光；或者所述多波长激光源包括多个不同波长的激光源，所述多个不同波长的激光源接入一第一波分复用器，由所述第一波分复用器将所述多个不同波长的激光源输出的多束不同波长的激光合成一束输出。

8.一种光电振荡器，用于对多波长激光同时进行光电振荡，其特征在于，包括电光调制器、光放大器、滤波器、分光器、光电转换器以及微波放大器；其中：

所述电光调制器、所述光放大器、所述滤波器、所述分光器、所述光电转换器和所述微波放大器依次连接，且所述微波放大器接入所述电光调制器形成环路；

多波长激光源发出一原始激光，所述原始激光经所述电光调制器接入所述光放大器进行放大；经放大后的激光接入所述滤波器进行滤波，再由所述分光器将滤波后的所述激光分为两路激光，所述两路激光分别为第一路激光和第二路激光，所述第一路激光用于输出，所述第二路激光接入所述光电转换器；所述光电转换器将所述第二路激光转换为微波信号，再将所述微波信号接入所述微波放大器进行放大，经放大的所述微波信号接入所述电光调制器对所述原始激光进行调制，将所述微波信号加载在所述原始激光上。

9.根据权利要求8所述的一种光电振荡器，其特征在于，所述滤波器采用光域的滤波器。