專利名稱：電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域，更具體的說是利用正交單縱模雙波長(zhǎng)分布反饋光纖
激光器產(chǎn)生低相位噪聲、窄線寬、可調(diào)諧微波源。
背景技術(shù)：
光載無線通信(RoF)系統(tǒng)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)，相控陣微波雷達(dá)、都需
要高頻、窄線寬、低相位噪聲可調(diào)諧的微波源。但是基于電子學(xué)方法產(chǎn)生的微波源由于受到
元器件性能的限制，很難產(chǎn)生高頻、低成本、高穩(wěn)定性的微波?；谂念l效應(yīng)的光生微波方
法由于可產(chǎn)生高頻、窄帶寬、低相位噪聲微波信號(hào)源近幾年受到了高度重視。
光生微波的方法主要分為以下三類(l)分立鎖相光生微波法，由不同光源發(fā)射
的兩束不同頻率的激光，入射到光電探測(cè)器上，基于差頻效應(yīng)，產(chǎn)生了頻率等于兩束激光頻
率差的微波。但是由于兩束激光具有隨機(jī)相位，因此為降低相位噪聲，產(chǎn)生穩(wěn)定微波源，必
須利用鎖相環(huán)或注入鎖定的方式鎖定激光的相位，從而大大的增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成
本。(2)外調(diào)制光生微波法，一束激光經(jīng)過外調(diào)制產(chǎn)生邊帶(強(qiáng)度調(diào)制或相位調(diào)制)，利用邊
帶的差頻效應(yīng)可以得到基頻偶數(shù)倍的高頻微波，由于這方法利用同一束激光邊帶拍頻產(chǎn)生
微波，邊帶之間具有頻率相干性，不需要相位鎖定，但需要高質(zhì)量的參考微波信號(hào)。(3)單縱
模雙波長(zhǎng)光生微波法，在同一個(gè)諧振腔內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)縱模，利用雙縱模的拍頻產(chǎn)生微波，
由于兩個(gè)縱模利用了相同的諧振腔，因此其相位一致，無需鎖定。此方法簡(jiǎn)單，但如果利用
半導(dǎo)體激光產(chǎn)生微波不但插入損耗高，而且不易與ITU-T波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)。 綜上所述，如何實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧、低相位噪聲、窄線寬、低插入損耗的光生高頻微波源 是迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，其可解決微波源頻 率低、相位噪聲高、線寬寬、不易調(diào)諧問題。 本發(fā)明提供一種電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，包括
—泵浦源； —波分復(fù)用器，該波分復(fù)用器的第一端口與泵浦源連接； —有源光纖Bragg相移光柵，該有源光纖Bragg相移光柵的一端與波分復(fù)用器的 第二個(gè)端口連接； —吸收液，所述有源光纖Bragg相移光柵的另一端浸入該吸收液中；
—電調(diào)諧裝置，將所述有源光纖Bragg相移光柵放置于該電調(diào)諧裝置中；
—偏振控制器，其一端與波分復(fù)用器的第三個(gè)端口連接；
—光電探測(cè)器，該光電探測(cè)器與偏振控制器的另一端連接。 其中泵浦源是中心波長(zhǎng)為980nm的半導(dǎo)體激光器，或者是中心波長(zhǎng)為1480nm的半 導(dǎo)體激光器。
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其中有源光纖Bragg相移光柵寫在了載氫的摻鉺光敏光纖上，或者寫制在摻鐿、 摻鈥、摻銩、或者是鉺鐿共摻的光敏光纖上。 其中電調(diào)諧裝置利用壓電陶瓷來制作，或者利用步進(jìn)電機(jī)制作。 其中偏振控制器是光纖的，或者是保偏光纖，或者是自由空間的檢偏器。 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果 單縱模雙波激光是簡(jiǎn)并的正交模式，利用了相同的摻鉺光纖作為增益介質(zhì)，在相 同的諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)了諧振，從而大幅度降低了微波信號(hào)的相位噪聲。
利用單縱模激光進(jìn)行拍頻，大幅度降低了微波信號(hào)的線寬。
利用調(diào)節(jié)壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)電壓，實(shí)現(xiàn)了微波信號(hào)的電可調(diào)諧。 實(shí)現(xiàn)了光纖化的微波信號(hào)源，大幅度降低了插入損耗，更有利于實(shí)現(xiàn)與RoF等系 統(tǒng)的集成。


為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征，以下結(jié)合實(shí)例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的 說明，其中 圖1是電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是相移摻鉺光纖光柵光譜示意圖； 圖3是電調(diào)諧裝置示意圖； 圖4是雙折射相移光柵光譜與偏振示意圖； 圖5是輸出單縱模雙波長(zhǎng)激光光譜及其偏振態(tài)； 圖6是正交偏振雙波長(zhǎng)激光在由偏振控制器所形成光纖慢軸上的投影示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，一種電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，包括 —泵浦源l，泵浦源1是中心波長(zhǎng)為980nm的半導(dǎo)體激光器，或者是中心波長(zhǎng)為 1480nm的半導(dǎo)體激光器； —波分復(fù)用器2，該波分復(fù)用器2的第一端口與泵浦源1連接； —有源光纖Bragg相移光柵3，該有源光纖Bragg相移光柵3的一端與波分復(fù)用
器2的第二個(gè)端口連接。有源光纖Bragg相移光柵3寫在了載氫的摻鉺光敏光纖上，其寫
制過程如下?lián)姐s光纖先通過載氫增強(qiáng)其光敏性，然后利用紫外曝光法寫制，其光譜示意圖
如圖2所示；或者不是寫在摻鉺光敏光纖上，而是寫制在摻鐿，摻鈥、摻銩、或者是鉺鐿共摻
的光敏光纖上。 —吸收液4，所述有源光纖Bragg相移光柵3的另一端浸入該吸收液4中；
—電調(diào)諧裝置5，該電調(diào)諧裝置5可以利用壓電陶瓷來制作，如圖3所示，將有源光 纖Bragg相移光柵3和一段參考光纖平行側(cè)向粘貼于無機(jī)硬框架內(nèi)的內(nèi)側(cè)，壓電陶瓷與平 板固定在無機(jī)硬框架內(nèi)并與有源光纖Bragg相移光柵3緊挨在一起，當(dāng)注入驅(qū)動(dòng)電流控制 壓電陶瓷伸長(zhǎng)時(shí)，有源光纖Bragg相移光柵3受到一個(gè)側(cè)向的壓力，產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，由于 雙折射有源光纖Bragg相移光柵3長(zhǎng)短軸的有效折射率發(fā)生了變化，而周期沒變，因此正交 簡(jiǎn)并的模式所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生漂移，其光譜圖和偏振態(tài)示意圖如圖4所示。因此雙折射
4的摻鉺相移布拉格光纖光柵在泵浦光的抽運(yùn)下，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)正交的單模雙波長(zhǎng)激光，其光
譜圖和偏振態(tài)如圖5所示。電調(diào)諧裝置中的壓電陶瓷或者利用步進(jìn)電機(jī)代替； —偏振控制器6，該偏振控制器是用光纖制成的，其一端與波分復(fù)用器的第三個(gè)端
口連接，或者直接是用保偏光纖代替，或者用自由空間的檢偏器代替；調(diào)諧偏振控制器6，
使光纖偏振的方向與由波分復(fù)用器2分離出來的單縱模雙波長(zhǎng)正交激光成45°角，從而兩
正交偏振激光在光纖慢軸上具有相同的振動(dòng)分量，其振動(dòng)投影示意圖如圖6所示。 —光電探測(cè)器7，該光電探測(cè)器與偏振控制器6的另一端連接。光電探測(cè)器7接收
到具有相同振動(dòng)分量的單縱模雙波長(zhǎng)激光，拍頻產(chǎn)生微波信號(hào)。 本發(fā)明的框圖結(jié)構(gòu)如圖1所示，泵浦源1發(fā)出的泵浦光經(jīng)過波分復(fù)用器2耦合到 有源光纖Bragg相移光柵3中，有源光纖Bragg相移光柵3的寫制過程如下?lián)姐s光纖先通 過載氫增強(qiáng)其光敏性，然后利用紫外曝光法寫制，其光譜示意圖如圖2所示。電調(diào)諧裝置示 意圖如圖3所示，將有源光纖Bragg相移光柵3側(cè)向粘貼于無機(jī)硬框架內(nèi)側(cè)，同時(shí)在無機(jī)硬 框架頂部與摻鉺相移光纖光柵3平行粘貼一段參考光纖，壓電陶瓷與平板固定在無機(jī)硬框 架內(nèi)并與有源光纖Bragg相移光柵3緊挨在一起，當(dāng)注入驅(qū)動(dòng)電流控制壓電陶瓷伸長(zhǎng)時(shí)，有 源光纖Bragg相移光柵3受到一個(gè)側(cè)向的壓力，產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，由于雙折射摻鉺光纖相移 光柵長(zhǎng)短軸的有效折射率發(fā)生了變化，而周期沒變，因此正交簡(jiǎn)并的模式所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)會(huì) 發(fā)生漂移，其光譜圖和偏振態(tài)示意圖如圖4所示。因此雙折射的摻鉺相移布拉格光纖光柵 在泵浦光的抽運(yùn)下，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)正交的單模雙波長(zhǎng)激光，其光譜圖和偏振態(tài)如圖5所示。
調(diào)諧偏振控制器6，使光纖偏振的方向與由波分復(fù)用器2分離出來的單縱模雙波 長(zhǎng)激光正交激光成45。角，從而兩正交偏振光在光纖慢軸上具有相同的振動(dòng)分量，其振動(dòng) 投影示意圖如圖6所示。光電探測(cè)器7接收到具有相同振動(dòng)分量的單縱模雙波長(zhǎng)激光，拍 頻產(chǎn)生微波信號(hào)。通過調(diào)節(jié)壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)電壓，改變了其伸縮量，也就是改變了加載在偏 振相移光柵上的壓力，從而改變了光柵雙折射的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了單縱模雙波長(zhǎng)激光波長(zhǎng) 差的調(diào)諧，最終達(dá)到了對(duì)微波信號(hào)頻率的調(diào)諧。此外，由于激光是雙向的，因此為了避免激 光對(duì)外界和激光器本身的損害，在相移超結(jié)構(gòu)光纖光柵的另一側(cè)用吸收液4對(duì)激光和殘余 泵浦光進(jìn)行吸收。 由于本發(fā)明利用了相同的摻鉺光纖作為增益介質(zhì)，在相同的諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)了諧
振，從而大幅度降低了微波信號(hào)的相位噪聲；由于利用單縱模激光進(jìn)行拍頻，大幅度降低了
微波信號(hào)的線寬；利用調(diào)節(jié)壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)電壓，實(shí)現(xiàn)了微波信號(hào)的電可調(diào)諧；實(shí)現(xiàn)了光
纖化的微波信號(hào)源，大幅度降低了插入損耗，更有利于實(shí)現(xiàn)與RoF等系統(tǒng)的集成。 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳
細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡
在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保
護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，包括一泵浦源；一波分復(fù)用器，該波分復(fù)用器的第一端口與泵浦源連接；一有源光纖Bragg相移光柵，該有源光纖Bragg相移光柵的一端與波分復(fù)用器的第二個(gè)端口連接；一吸收液，所述有源光纖Bragg相移光柵的另一端浸入該吸收液中；一電調(diào)諧裝置，將所述有源光纖Bragg相移光柵放置于該電調(diào)諧裝置中；一偏振控制器，其一端與波分復(fù)用器的第三個(gè)端口連接；一光電探測(cè)器，該光電探測(cè)器與偏振控制器的另一端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，其中泵浦源是中心波長(zhǎng)為 980nm的半導(dǎo)體激光器，或者是中心波長(zhǎng)為1480nm的半導(dǎo)體激光器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，其中有源光纖Bragg相移光 柵寫在了載氫的摻鉺光敏光纖上，或者寫制在摻鐿、摻鈥、摻銩、或者是鉺鐿共摻的光敏光 纖上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，其中電調(diào)諧裝置利用壓電陶 瓷來制作，或者利用步進(jìn)電機(jī)制作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，其中偏振控制器是光纖的， 或者是保偏光纖，或者是自由空間的檢偏器。
全文摘要
一種電調(diào)諧低相位噪聲光生微波源，包括一泵浦源；一波分復(fù)用器，該波分復(fù)用器的第一端口與泵浦源連接；一有源光纖Bragg相移光柵，該有源光纖Bragg相移光柵的一端與波分復(fù)用器的第二個(gè)端口連接；一吸收液，所述有源光纖Bragg相移光柵的另一端浸入該吸收液中；一電調(diào)諧裝置，將所述有源光纖Bragg相移光柵放置于該電調(diào)諧裝置中；一偏振控制器，其一端與波分復(fù)用器的第三個(gè)端口連接；一光電探測(cè)器，該光電探測(cè)器與偏振控制器的另一端連接。
文檔編號(hào)H01S3/067GK101789558SQ201010102019
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者劉建國(guó), 李偉, 祝寧華, 謝亮, 陳偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所