專利名稱：用有源半導體諧振腔的光電振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微波技術和光電子技術領域，尤其涉及一種光電振蕩器。
背景技術：
光電振蕩器(0E0 Optoelectronic Oscillator)是一種光、電微波/毫米波信號發(fā)生
裝置。它的基本結(jié)構(gòu)是利用光源、電光調(diào)制器、光電探測器、電濾波器所構(gòu)成的一個反饋回路，利用長光纖的儲能能力，實現(xiàn)高品質(zhì)的光、電微波信號產(chǎn)生。目前OEO系統(tǒng)存在一些由于其結(jié)構(gòu)特征所帶來的不足，主要表現(xiàn)在長光纖能在環(huán)路內(nèi)存儲更多的光場能量，提高產(chǎn)生信號的品質(zhì)，但是由此也帶來了系統(tǒng)體積龐大，易受外部環(huán)境影響，邊模噪聲難以被濾波器濾除的問題。為了解決OEO系統(tǒng)存在的缺陷，現(xiàn)有技術采用了一些新的結(jié)構(gòu)和方法，但這些現(xiàn)有技術均存在缺點
1)采用高Q光子濾波器(如回音廊模式諧振器)實現(xiàn)頻率選擇和邊模抑制。這種高 Q光子濾波器是由介質(zhì)材料制成的光學諧振腔，它不可集成，在同時要求高Q值和大范圍可調(diào)諧時性能不理想，而且當Q值很大時，插入損耗也很大；
2)采用多環(huán)路結(jié)構(gòu)抑制邊模。但是多環(huán)路結(jié)構(gòu)組成復雜，并且需要使用長光纖，使整個 OEO系統(tǒng)體積龐大，穩(wěn)定性控制困難，無法集成；
3)采用對溫度不敏感的特殊光纖(如實芯光子晶體光纖SC-PCF)代替普通單模光纖 (SSMF)構(gòu)成系統(tǒng)鏈路，以消除環(huán)境溫度變化的影響。但由于現(xiàn)有光子器件的尾纖大多為 SSMF,因此在與SC-PCF連接時會有比較大的連接損耗，同時SC-PCF自身結(jié)構(gòu)的缺陷也會造成很大的傳輸損耗，降低了光纖的儲能能力，影響所產(chǎn)生信號的質(zhì)量。采用SC-PCF也不能滿足OEO系統(tǒng)的可集成性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供的一種體積小，易穩(wěn)定控制，能實現(xiàn)頻率的可調(diào)諧性，整個系統(tǒng)具有可集成性的用有源半導體諧振腔的光電振蕩器。本發(fā)明的目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的本發(fā)明的用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊，光學諧振腔，光耦合器，光電探測器和電耦合器，光源及調(diào)制模塊的輸出端與光學諧振腔的輸入端連接；光學諧振腔的輸出端與光耦合器的輸入端連接；光耦合器同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器的輸出端與光電探測器的輸入端連接；光電探測器的輸出端與電耦合器的輸入端連接；電耦合器的輸出端與光源及調(diào)制模塊的輸入端連接；電耦合器同時輸出光電振蕩器的電信號，其中 光學諧振腔為有源半導體諧振腔。上述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其中光源及調(diào)制模塊由半導體激光器和半導體電吸收調(diào)制器(EAM )構(gòu)成；有源半導體諧振腔為環(huán)形結(jié)構(gòu)，由輸入波導，環(huán)形增益區(qū)和輸出波導構(gòu)成，增益區(qū)為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。上述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其中光源及調(diào)制模塊由半導體直調(diào)激光器構(gòu)成；光學諧振腔為F-P腔結(jié)構(gòu)，由前腔鏡，增益區(qū)和后腔鏡構(gòu)成，前腔鏡、后腔鏡是半導體材料的解離面，它們具有一定的透過率和反射率，增益區(qū)為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有明顯的有益效果，從以上技術方案可知本發(fā)明光學諧振腔采用體積小的有源半導體諧振腔，減少了光電振蕩器的濾波損耗，提高了濾波器Q 值，易于頻率調(diào)諧；且有源半導體諧振腔起振頻率不易受外界環(huán)境變化影響，易實現(xiàn)光電振蕩器的溫度穩(wěn)定控制；同時也使整個光電振蕩器系統(tǒng)體積較小。所使用的部件光源及調(diào)制模塊，有源半導體諧振腔，光耦合器，光電探測器，電耦合器以及連接用的波導都可以選用半導體材料制成，因此整個光電振蕩器系統(tǒng)具有單片可集成性。


圖1為本發(fā)明的示意圖； 圖2為實施例2的示意圖； 圖3為實施例3的示意圖。圖中標記
1、光源及調(diào)制模塊；2、光學諧振腔；3、光耦合器；4、光電探測器；5、電耦合器；la、半導體激光器；lb、半導體電吸收調(diào)制器(EAM ) ；2a、輸入波導；2b、環(huán)形增益區(qū)；2c、輸出波導； 2d、前腔鏡；2e、增益區(qū)；2f、后腔鏡。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的用有源半導體諧振腔的光電振蕩器的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如下
實施例1
參照圖1，用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊1，光學諧振腔2， 光耦合器3，光電探測器4和電耦合器5，光源及調(diào)制模塊1的輸出端與光學諧振腔2的輸入端連接；光學諧振腔2的輸出端與光耦合器3的輸入端連接；光耦合器3同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器3的輸出端與光電探測器4的輸入端連接；光電探測器4的輸出端與電耦合器5的輸入端連接；電耦合器5的輸出端與光源及調(diào)制模塊1的輸入端連接；電耦合器5同時輸出光電振蕩器的電信號，其中光學諧振腔2為有源半導體諧振腔。光源及調(diào)制模塊1能產(chǎn)生頻率為ω的連續(xù)光并具有電光調(diào)制功能。光學諧振腔 2具有頻率為ω 士η Δ ω (這里η為整數(shù))的梳狀濾波窗口，由于光學諧振腔2的選頻濾波特性，當這些器件連接成為一個振蕩環(huán)路后，環(huán)路內(nèi)噪聲頻率為ω 士ηΔω的部分以及激光器所發(fā)出的連續(xù)光能夠通過光學諧振腔2并轉(zhuǎn)換成電信號后實現(xiàn)反饋調(diào)制，經(jīng)過多次的循環(huán)過程，頻率為ω 士η Δ ω成分將得到增強，最終在在環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生頻率為Δ ω的光、電微波信號并可通過光耦合器3和電耦合器5分別引出作為系統(tǒng)的輸出。由于光學諧振腔2能對通過的信號產(chǎn)生增益，因此濾波過程的插入損耗很小并具有很高的Q值。通過改變對有源半導體諧振腔的電流注入和溫度能對△ ω進行調(diào)節(jié)，進而改變輸出信號的頻率。實施例2:
參照圖2，用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊1，光學諧振腔2， 光耦合器3，光電探測器4和電耦合器5，光源及調(diào)制模塊1的輸出端與光學諧振腔2的輸入端連接；光學諧振腔2的輸出端與光耦合器3的輸入端連接；光耦合器3同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器3的輸出端與光電探測器4的輸入端連接；光電探測器4的輸出端與電耦合器5的輸入端連接；電耦合器5的輸出端與光源及調(diào)制模塊1的輸入端連接；電耦合器5同時輸出光電振蕩器的電信號，其中光學諧振腔2為有源半導體諧振腔。光源及調(diào)制模塊1由半導體激光器Ia和半導體電吸收調(diào)制器(EAM ) Ib構(gòu)成；光學諧振腔2為環(huán)形結(jié)構(gòu)，由輸入波導加，環(huán)形增益區(qū)2b和輸出波導2c構(gòu)成，增益區(qū)2b為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。使用有源半導體環(huán)形諧振腔的光電振蕩器，它由半導體激光器Ia和半導體電吸收調(diào)制器(EAM )lb (半導體激光器和電吸收調(diào)制器為現(xiàn)有技術部件)構(gòu)成光源及調(diào)制模塊 1 ；所采用的有源半導體諧振腔為一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，它由輸入波導加，環(huán)形增益區(qū)2b和輸出波導2c構(gòu)成，增益區(qū)為一個增益區(qū)為一個PN結(jié)結(jié)構(gòu)。有源半導體環(huán)形諧振腔的環(huán)長和載流子濃度決定了諧振腔的濾波特性，經(jīng)過仔細設計和控制諧振腔的注入電流以及溫度，可以使諧振腔具備ω士ηΔ ω的濾波窗口特性。光源及調(diào)制模塊輸出頻率為ω的激光連同整個振蕩環(huán)路內(nèi)的噪聲通過輸入波導進入諧振腔的增益區(qū)，這些信號在諧振腔內(nèi)獲得增益并輸出ω 士ηΔω的頻率分量，這些分量被光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號后引入光源及調(diào)制模塊進行反饋調(diào)制，多次循環(huán)后，在振蕩器環(huán)路內(nèi)將產(chǎn)生頻率為△ ω的光、電微波信號。這些信號可通過光耦合器和電耦合器輸出。
實施例3
用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊1，光學諧振腔2，光耦合器 3，光電探測器4和電耦合器5，光源及調(diào)制模塊1的輸出端與光學諧振腔2的輸入端連接； 光學諧振腔2的輸出端與光耦合器3的輸入端連接；光耦合器3同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器3的輸出端與光電探測器4的輸入端連接；光電探測器4的輸出端與電耦合器5的輸入端連接；電耦合器5的輸出端與光源及調(diào)制模塊1的輸入端連接；電耦合器5 同時輸出光電振蕩器的電信號，其中光學諧振腔2為有源半導體諧振腔。光源及調(diào)制模塊 1由半導體直調(diào)激光器構(gòu)成；光學諧振腔2為F-P腔結(jié)構(gòu)，由前腔鏡2d，增益區(qū)2e和后腔鏡 2f構(gòu)成，前腔鏡2d、后腔鏡2f是半導體材料的解離面，它們具有一定的透過率和反射率， 增益區(qū)加SPN結(jié)結(jié)構(gòu)。它與實施例2的區(qū)別在于，由一個半導體直調(diào)激光器構(gòu)成光源及調(diào)制模塊1 ；所采用的有源半導體諧振腔為一個F-P腔結(jié)構(gòu)，它由前腔鏡2 條形增益區(qū)2b和后腔鏡2c構(gòu)成。前、后腔鏡可以是半導體材料的解離面，它們具有一定的透過率和反射率，增益區(qū)為一個PN結(jié)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述并不限于具體實施方式
中所述的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的技術方案得出其它的實施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術創(chuàng)新范圍。顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊(1)，光學諧振腔(2)，光耦合器(3)，光電探測器(4)和電耦合器(5)，光源及調(diào)制模塊(1)的輸出端與光學諧振腔(2)的輸入端連接，光學諧振腔(2)的輸出端與光耦合器(3)的輸入端連接，光耦合器(3)的輸出端與光電探測器(4)的輸入端連接，光電探測器(4)的輸出端與電耦合器(5)的輸入端連接，電耦合器(5)的輸出端與光源及調(diào)制模塊(1)的輸入端連接，其特征在于光學諧振腔(2)為有源半導體諧振腔。
2.如權(quán)利要求1所述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其特征在于光源及調(diào)制模塊(1)由半導體激光器(Ia)和半導體電吸收調(diào)制器(Ib)構(gòu)成；有源半導體諧振腔(2) 為環(huán)形結(jié)構(gòu)，由輸入波導(2a)，環(huán)形增益區(qū)(2b)和輸出波導(2c)構(gòu)成，增益區(qū)(2b)為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其特征在于光源及調(diào)制模塊(1)由半導體直調(diào)激光器構(gòu)成；光學諧振腔(2)為F-P腔結(jié)構(gòu)，由前腔鏡(2d)，增益區(qū)(2e)和后腔鏡(2f)構(gòu)成，前腔鏡(2d)、后腔鏡(2f)是半導體材料的解離面，增益區(qū) (2e)為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊(1)，光學諧振腔(2)，光耦合器(3)，光電探測器(4)和電耦合器(5)，光源及調(diào)制模塊(1)的輸出端與光學諧振腔(2)的輸入端連接，光學諧振腔(2)的輸出端與光耦合器(3)的輸入端連接，光耦合器(3)的輸出端與光電探測器(4)的輸入端連接，光電探測器(4)的輸出端與電耦合器(5)的輸入端連接，電耦合器(5)的輸出端與光源及調(diào)制模塊(1)的輸入端連接，其特征在于光學諧振腔(2)為有源半導體諧振腔。本發(fā)明具有體積小，易穩(wěn)定控制，能實現(xiàn)頻率的可調(diào)諧性，整個系統(tǒng)具有可集成性。
文檔編號H01S5/10GK102163801SQ20111007221
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者彭云飛, 江陽 申請人:貴州大學