專(zhuān)利名稱(chēng)：光電式倍頻產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種倍頻產(chǎn)生器，尤其是關(guān)于一種光電式倍頻產(chǎn)生器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)技術(shù)中，倍頻產(chǎn)生器有晶體管倍頻產(chǎn)生器、變?nèi)荻O管體倍頻產(chǎn)生器、階躍恢復(fù)二極管體倍頻產(chǎn)生器等。用其它非線性電阻、電感和電容也能構(gòu)成倍頻產(chǎn)生器，如鐵氧體倍頻產(chǎn)生器等。
在許多影像信號(hào)處理電子電路中，無(wú)論模擬電路或數(shù)字電路，往往都需要許多參考信號(hào)，以作為影像信號(hào)調(diào)制及解調(diào)的參考信號(hào)或時(shí)序控制信號(hào)；這些參考信號(hào)源往往是一組基頻正弦波信號(hào)及其數(shù)倍頻信號(hào)，其中該基頻正弦波信號(hào)頻率為ω，其數(shù)倍頻信號(hào)頻率為ω、2ω或3ω...等。上述參考信號(hào)也可為一組基頻方波信號(hào)，而且每個(gè)參考信號(hào)間有信號(hào)同步的要求。獲取參考信號(hào)的傳統(tǒng)做法，可以通過(guò)選擇適當(dāng)尺寸的石英晶體，利用石英震蕩電路產(chǎn)生一主頻率為基頻ω?cái)?shù)倍甚至數(shù)十倍的信號(hào)，再利用整形電路將信號(hào)轉(zhuǎn)成方波信號(hào)，而后以除法器/除頻器選出所需頻率項(xiàng)，以獲得需要的參考頻率項(xiàng)，同時(shí)可獲得基頻項(xiàng)及所需的倍頻項(xiàng)，而且各參考信號(hào)間均為同步信號(hào)。最后如有需要，可進(jìn)一步利用帶通濾波電路濾出所需波形。
顯然，這種做法電路復(fù)雜，而且因?yàn)槌ㄆ饔蓄l寬的限制，對(duì)于高倍頻項(xiàng)往往會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)速率不夠快而造成失真。另，受限于石英晶體本身的限制，由于晶體頻率越高，相對(duì)穩(wěn)定性就越差，具有高度穩(wěn)定性的晶體頻率通常不超過(guò)5MHz，因而想要獲得正確頻率有其實(shí)質(zhì)上的困難。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種電路簡(jiǎn)單且可獲得高倍頻項(xiàng)的倍頻產(chǎn)生器。
一種光電式倍頻產(chǎn)生器，包括一干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置、多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路、一差動(dòng)放大電路及一信號(hào)處理電路。其中，干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置包括一光源、一光相調(diào)制裝置、一分光鏡，該光源提供二光束，其中一光束射向該分光鏡，光相調(diào)制裝置接收另一光束并將其射向分光鏡，該分光鏡接收二光束并射出干涉光信號(hào)；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路接收所述分光鏡射出的干涉光信號(hào)，并將其分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；差動(dòng)放大電路與多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路連接，對(duì)光電轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理，獲取一電信號(hào)；信號(hào)處理電路與差動(dòng)放大電路相連接，對(duì)差動(dòng)放大電路輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生倍頻信號(hào)。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述倍頻產(chǎn)生器是利用馬赫-澤德(Mach-zehnder)光干涉儀的光路架構(gòu)，對(duì)其中一光束進(jìn)行光相位調(diào)制，這對(duì)于需要許多同步倍頻項(xiàng)參考信號(hào)的電路系統(tǒng)而言，有電路簡(jiǎn)化的好處。所述光電倍頻器因?yàn)槭窃诠鈱W(xué)領(lǐng)域處理，直接由干涉機(jī)制獲得倍頻項(xiàng)，無(wú)反應(yīng)速率不夠快的問(wèn)題，所以可以獲得所需高倍頻項(xiàng)。

圖1是本發(fā)明光電式倍頻產(chǎn)生器的電路框圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明光電式倍頻產(chǎn)生器包括一干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置10，二光電轉(zhuǎn)換電路21、22，一差動(dòng)放大電路30，一信號(hào)處理電路40及一濾波及整形電路50，其中，干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置輸出二基頻光干涉信號(hào)，該基頻光干涉信號(hào)直接由干涉機(jī)制獲得，故沒(méi)有頻寬的限制且響應(yīng)速度快。光電轉(zhuǎn)換電路21、22分別轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，該電信號(hào)輸入至差動(dòng)放動(dòng)電路30進(jìn)行差動(dòng)放大，再經(jīng)信號(hào)處理電路40進(jìn)行傅立葉變換，輸出所需的基頻倍頻項(xiàng)。
該干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置10包括一馬赫-澤德(Mach-zehnder)干涉儀(未標(biāo)示)及一光相調(diào)制器16。其中，馬赫-澤德(Mach-zehnder)干涉儀包括一光源11，二分光鏡12、13及二反射鏡14、15。馬赫-澤德(Mach-zehnder)干涉儀光路原理如下光源11將一光束射向分光鏡12后，分光鏡12將光源射出之光束分成光束Ia和光束Ib，其中Ia射向反射鏡14，反射鏡14將Ia的行進(jìn)方向改變?yōu)樯湎蚍止忡R13；Ib射向反射鏡15，反射鏡15又將Ib的行進(jìn)方向改變?yōu)樯湎蚍止忡R13，兩道光束重合并經(jīng)過(guò)分光鏡13處理，分別是形成光強(qiáng)度分別為I10和I20的二干涉光信號(hào)I10＝I0[1+αcosΔψ] (1)I20＝I0[1-αcosΔψ] (2)其中，I0為干涉儀光源11強(qiáng)度的1/2，α為干涉因子，其可視為常數(shù)，Δψ為干涉儀二光束Ia、Ib的光相位差，其包括由干涉儀二光束Ia、Ib的光程不等形成的光相位差、環(huán)境干擾形成的光相位差及光相調(diào)制形成的光相位差。
本實(shí)施例中，在反射鏡15與分光鏡13之間設(shè)置一光相調(diào)制器16，對(duì)馬赫-澤德(Mach-zehnder)干涉儀其中一光束Ib進(jìn)行光相位調(diào)制。該光相調(diào)制器16為一正弦波時(shí)間sinωt光相位調(diào)制器，其改變光束Ib的光相位并引進(jìn)一基頻ω。光源11將一光束射向分光鏡12，分光鏡12將光源射出的光束分成兩路光信號(hào)Ia和Ib，Ia射向反射鏡14，反射鏡14將Ia的行進(jìn)方向改變至射向分光鏡13；Ib射向反射鏡15，反射鏡15又將Ib的行進(jìn)方向改變至射向光相調(diào)制器16，經(jīng)過(guò)光相調(diào)制器16之后，射向分光鏡13，兩路光信號(hào)經(jīng)分光鏡13處理，分別形成光強(qiáng)度分別為I1和I2的二干涉光信號(hào)，該光強(qiáng)度分別為I1和I2的干涉光信號(hào)為光電式倍頻產(chǎn)生器提供基頻ω?？梢岳酶鞣N隔離及補(bǔ)償方法將環(huán)境因素引起的干擾降到最低，所以干涉儀二光束Ia、Ib的光程不等造成的光相位差可視為常數(shù)且環(huán)境干擾形成的光相位差可視作一很微小的量，據(jù)此將二光束的光相位差近似為光相位調(diào)制造成的光相位差，則I1＝I0[1+αcos(sinωt)]I2＝I0[1-αcos(sinωt)]其中，I0為干涉儀光源11強(qiáng)度的1/2，I1及I2分別為干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置10輸出的二干涉光信號(hào)的光強(qiáng)度，α為干涉因子，其可視為常數(shù)，sinωt為干涉儀二光束Ia和Ib的光相位差。
光電轉(zhuǎn)換電路21和光電轉(zhuǎn)換電路22將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)；差動(dòng)放大電路30為一雙端輸入-單端輸出電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行差動(dòng)放大。光電轉(zhuǎn)換電路21將光強(qiáng)度為I1的干涉光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，輸入至差動(dòng)放大電路30；光電轉(zhuǎn)換電路22將光強(qiáng)度為I2的干涉光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，輸入至差動(dòng)放大電路30。差動(dòng)放大電路30將該二信號(hào)進(jìn)行差動(dòng)放大，可獲得電信號(hào)V1-2＝Acos(sinωt)，其中A為常數(shù)。差動(dòng)放大電路30與信號(hào)處理電路40連接，信號(hào)處理電路40對(duì)電信號(hào)V1-2進(jìn)行傅立葉分解，該信號(hào)處理電路40的輸出信號(hào)中包括基頻ω的n個(gè)倍頻項(xiàng)，n為整數(shù)。濾波及整形電路50包含多個(gè)帶通濾波器51和多個(gè)方波整形電路52，第一帶通濾波器輸出信號(hào)為A1sinωt，第二帶通濾波器輸出信號(hào)為A2sin2ωt，直到第n帶通濾波器輸出信號(hào)為Ansinnωt。再利用方波整形電路52得到所需的倍頻項(xiàng)。
可以理解，本發(fā)明中的方波整形電路52亦可為正弦波整形電路或其它整形電路。所述分光鏡12及13為半透半反鏡較佳。所述光相位調(diào)制器也可以為余弦波時(shí)間相位調(diào)制器或其它相位調(diào)制裝置。
另外，本發(fā)明中的光源11可為發(fā)出二光束的光源，則馬赫-澤德(Mach-zehnder)干涉儀的二分光鏡12、13及二反射鏡14、15可簡(jiǎn)化為一分光鏡，該分光鏡接收所述二光束。
權(quán)利要求
1.一種光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于該光電式倍頻產(chǎn)生器包括一干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置，其包括一光源、一光相調(diào)制裝置、一分光鏡；其中，該光源提供二光束，其中一光束射向該分光鏡，光相調(diào)制裝置接收另一光束并將其射向分光鏡；該分光鏡接收所述二光束，并射出二光信號(hào)；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路，其分別接收所述分光鏡射出的光信號(hào)，并將其分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；一差動(dòng)放大電路，其與多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路連接，對(duì)光電轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理，獲取一電信號(hào)；一信號(hào)處理電路，其與差動(dòng)放大電路相連接，對(duì)差動(dòng)放大電路輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生倍頻信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述光電式倍頻產(chǎn)生器包括一馬赫-澤德(Mach-zehnder)干涉儀，其具有二光束，該光相調(diào)制裝置對(duì)該馬赫-澤德(Mach-zehnder)干涉儀其中一光束進(jìn)行光相位調(diào)制。
3.如權(quán)利要求1所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述分光鏡為半透半反鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述光相調(diào)制器為一正弦波時(shí)間光相位調(diào)制器，或一余弦波時(shí)間光相位調(diào)制器，或一方波時(shí)間光相位調(diào)制器。
5.如權(quán)利要求1所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述差動(dòng)放大電路為雙端輸入-單端輸出電路。
6.如權(quán)利要求1所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述光電式倍頻產(chǎn)生器還包括多個(gè)濾波電路，其中濾波電路的輸入信號(hào)為信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述濾波電路為帶通濾波電路。
8.如權(quán)利要求7所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述光電式倍頻產(chǎn)生器還包括多個(gè)整形電路，其中整形電路的輸入信號(hào)為濾波電路的輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述整形電路為方波整形電路。
10.如權(quán)利要求8所述的光電式倍頻產(chǎn)生器，其特征在于所述整形電路為正弦波整形電路。
全文摘要
一種光電式倍頻產(chǎn)生器，包括一干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置、多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路、一差動(dòng)放大電路及一信號(hào)處理電路。其中，干涉光信號(hào)產(chǎn)生裝置包括一光源、一光相調(diào)制裝置、一分光鏡，該光源提供二光束，其中一光束射向該分光鏡，光相調(diào)制裝置接收另一光束并將其射向分光鏡，該分光鏡接收二光束并射出干涉光信號(hào)；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路接收所述分光鏡射出的干涉光信號(hào)，并將其分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；差動(dòng)放大電路與多個(gè)光電轉(zhuǎn)換電路連接，對(duì)光電轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理，獲取一電信號(hào)；信號(hào)處理電路與差動(dòng)放大電路相連接，對(duì)差動(dòng)放大電路輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生倍頻信號(hào)。所述光電式倍頻產(chǎn)生器電路簡(jiǎn)單且可獲得高倍頻項(xiàng)的倍頻產(chǎn)生器。
文檔編號(hào)G02F2/02GK1940692SQ20051010008
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月26日
發(fā)明者林志泉 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司