CN110971193A - 一种基于fp混沌激光的毫米波噪声信号发生器 - Google Patents

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高震森
马子洋
王云才
李启华
吴琼琼
秦玉文
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B29/00—Generation of noise currents and voltages

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器。所述发生器包括：混沌光信号输出器、光谱整形模块、耦合器、光电探测器；所述的混沌光信号输出器和光谱整形模块分别含有若干个；混沌光信号输出器输出混沌光信号；不同混沌光信号输出器输出波长不同的混沌光信号；光谱整形模块将不同波长的混沌光信号作为噪声信号进行选频和整形；选出的两路不同波段的噪声信号再通过耦合器进行拍频，拍频后的信号通过光电探测器实现光谱‑电谱的转换，最终输出大功率、宽带宽的毫米波电噪声。本发明可以产生噪声谱更平坦、带宽更宽的噪声信号。

Description

一种基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器
技术领域
本发明涉及噪声发生器领域，更具体地，涉及一种基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器。
背景技术
噪声作为一种不可避免的干扰源，存在于信息空间的各个领域，无论是器件研发还是***搭建，为了更好地控制噪声带来的影响，都不可或缺的要使用到噪声发生器。目前主要通过数字合成和物理噪声源放大两种途径来产生噪声。
数字合成的方式是通过算法产出一些伪随机数列，再将其进行时域-频域的转化产生白噪声。这种方式多会受到电子器件时钟频率的限制，很难产生高于GHz的噪声信号。
通过对物理器件本身产生的噪声进行放大和控制的这种方式，不会受到时钟频率的限制，可以很大程度上提升频率上限。如我国羊恺教授课题组，利用电阻在所处温度发生变化时，会产生变化的噪声辐射，研制出工作频率在90～100GHz的噪声源。再如美国航天局Ehsan等人，利用肖特基二极管，实现了160～200GHz波段的毫米波噪声输出。这种利用电阻或二极管、场效应管为噪声源，实验证实可以用来产生毫米波噪声信号，但却存在着难以克服的困难，主要体现在输出噪声的功率比较小，在很多场合难以利用。随着光子技术的发展，研究者也在努力寻求通过光子方法来产生毫米波噪声，如日本电信株式会社Song等人，对掺铒光纤放大器的自发辐射ASE噪声进行滤波和光电转换，产生了均匀的噪声信号，这种方法已经有实验产生了100GHz的噪声信号。再如上海交通大学义理林教授与西南大学夏光琼教授合作，利用弱振荡腔FP激光器，产生了带宽大于30GHz的平坦混沌噪声。但目前采用光子方法产生的噪声信号存在着输出功率小或带宽窄的缺点。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的噪声发生器带宽不够宽的缺陷，提供一种基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器。
所述发生器包括：混沌光信号输出器、光谱整形模块、耦合器、光电探测器；
所述的混沌光信号输出器和光谱整形模块分别含有若干个；
混沌光信号输出器输出混沌光信号；不同混沌光信号输出器输出波长不同的混沌光信号；每个混沌光信号输出器与一个光谱整形模块连接；
光谱整形模块将不同波长的混沌光信号作为噪声信号进行选频和整形；选出的两路不同波段的噪声信号再通过耦合器进行拍频，拍频后的信号通过光电探测器实现光谱-电谱的转换，最终输出大功率、宽带宽的毫米波电噪声。
优选地，所述的混沌光信号输出器和光谱整形模块分别含有2个。
优选地，所述的混沌光信号输出器包括：FP激光器、分光器、光衰减器、光反馈器；
FP激光器发出光信号，所述光信号为多纵模的光信号，经过分光器分成两部分，即两束光，一部分光输出至光谱整形模块，另一部分光经过衰减器衰减后被光反馈器反馈回FP激光器内部，使FP激光器输出混沌光信号。
衰减器的衰减值一般10dB左右，优选10dB。
优选地，光反馈器为光纤反馈镜。
优选地，光谱整形模块为可编程光学滤波器。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明采用FP激光器外腔反馈产生的混沌光作为信号源，相较于现有电生噪声发生器，不受电子带宽的限制，极大地提高了工作频率上限，相较于ASE噪声发生器，可以得到大功率的噪声信号。
本发明采用FP激光器外腔反馈产生的混沌光作为信号源，相较于其他产生混沌光的激光器，成本较低，应用范围更广。
本发明采用两路混沌光信号进行拍频处理，可以产生噪声谱更平坦、带宽更宽的噪声信号。
附图说明
图1为实施例1所述基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器示意图。
其中，1.1和1.2为FP激光器，2.1和2.2为分光器，3.1和3.2为光衰减器，4.1和4.2为光反馈器，5.1和5.2为光谱整形模块，6为光耦合器，7为光电探测器。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1：
本实施例提供一种基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器，如图1所示，所述发生器包括：混沌光信号输出器、光谱整形模块5.1、5.2、耦合器6、光电探测器7；
所述的混沌光信号输出器和光谱整形模块5.1、5.2分别含有若干个；
混沌光信号输出器输出混沌光信号；不同混沌光信号输出器输出波长不同的混沌光信号；
光谱整形模块5.1、5.2将不同波长的混沌光信号作为噪声信号进行选频和整形；选出的两路不同波段的噪声信号再通过耦合器6进行拍频，拍频后的信号通过光电探测器7实现光谱-电谱的转换，最终输出大功率、宽带宽的毫米波电噪声。
所述的混沌光信号输出器和光谱整形模块5.1、5.2分别含有2个。
所述的混沌光信号输出器包括：FP激光器1.1、1.2、分光器2.1、2.2、光衰减器3.1、3.2、光反馈器4.1、4.2；
FP激光器1.1、1.2发出光信号，经过分光器2.1、2.2分成两束光，一部分光输出至光谱整形模块5.1、5.2，另一部分光经过衰减器3.1、3.2衰减后被光反馈器4.1、4.2反馈回FP激光器1.1、1.2内部，使FP激光器1.1、1.2输出混沌光信号。
所述衰减器3.1、3.2的衰减值为：10dB。
所述光反馈器4.1、4.2为光纤反馈镜。
所述光谱整形模块为可编程光学滤波器。
在具体实施过程中，利用FP激光器1.1、1.2发出光信号经过分光器2.1、2.2分成两束光，一部分光经衰减器3.1、3.2衰减后被反馈镜反馈回FP激光器1.1、1.2内部，使FP激光器1.1、1.2输出混沌光信号，另一路FP激光器1.1、1.2也通过相同结构，但输出波长不同的混沌光信号，将得到的混沌光作为噪声信号；再通过光谱整形模块5.1、5.2分别对每一路的噪声信号进行选频并整形，选出的两路不同波段的噪声信号再通过耦合器6进行拍频，再将拍频后的信号通过光电探测器7实现光谱-电谱的转换，最终输出大功率、宽带宽的毫米波电噪声。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器，其特征在于，所述发生器包括：混沌光信号输出器、光谱整形模块、耦合器、光电探测器；
所述的混沌光信号输出器和光谱整形模块分别含有若干个；每个混沌光信号输出器与一个光谱整形模块连接；
混沌光信号输出器输出混沌光信号；不同混沌光信号输出器输出波长不同的混沌光信号；
光谱整形模块将不同波长的混沌光信号作为噪声信号进行选频和整形；选出的两路不同波段的噪声信号再通过耦合器进行拍频，拍频后的信号通过光电探测器实现光谱-电谱的转换，最终输出大功率、宽带宽的毫米波电噪声。
2.根据权利要求1所述的基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器，其特征在于，所述的混沌光信号输出器和光谱整形模块分别含有2个。
3.根据权利要求1或2所述的基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器，其特征在于，所述的混沌光信号输出器包括：FP激光器、分光器、光衰减器、光反馈器；
FP激光器发出光信号，经过分光器分成两部分，一部分光输出至光谱整形模块，另一部分光经过衰减器衰减后被光反馈器反馈回FP激光器内部，使FP激光器输出混沌光信号。
4.根据权利要求3所述的基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器，其特征在于，衰减器的衰减值为10dB。
5.根据权利要求4所述的基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器，其特征在于，光反馈器为光纤反馈镜。
6.根据权利要求4或5所述的基于FP混沌激光的毫米波噪声信号发生器，其特征在于，光谱整形模块为可编程光学滤波器。
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