專利名稱：用有源半導(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微波技術(shù)和光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光電振蕩器。
背景技術(shù)：
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(shù)采用了一些新的結(jié)構(gòu)和方法， 但這些現(xiàn)有技術(shù)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(xué)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(dāng)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(fù)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。

實用新型內(nèi)容本實用新型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(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器。本實用新型的目的及解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型的用有源半導(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊，光學(xué)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(xué)諧振腔的輸入端連接；光學(xué)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(xué)諧振腔為有源半導(dǎo)體諧振腔。上述的用有源半導(dǎo)體諧振腔光電振蕩器裝置，其中光源及調(diào)制模塊由半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器(EAM )構(gòu)成；有源半導(dǎo)體諧振腔為環(huán)形結(jié)構(gòu)，由輸入波導(dǎo)，環(huán)形增益區(qū)和輸出波導(dǎo)構(gòu)成，增益區(qū)為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。上述的用有源半導(dǎo)體諧振腔光電振蕩器裝置，其中光源及調(diào)制模塊由半導(dǎo)體直調(diào)激光器構(gòu)成；光學(xué)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(dǎo)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)。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，從以上技術(shù)方案可知本實用新型光學(xué)諧振腔采用體積小的有源半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)都可以選用半導(dǎo)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為本實用新型的示意圖；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(biāo)記1、光源及調(diào)制模塊；2、光學(xué)諧振腔；3、光耦合器；4、光電探測器；5、電耦合器；la、 半導(dǎo)體激光器；lb、半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器(EAM ) ；2a、輸入波導(dǎo)；2b、環(huán)形增益區(qū)；2c、輸出波導(dǎo)；2d、前腔鏡；2e、增益區(qū)；2f、后腔鏡。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的用有源半導(dǎo)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(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊1，光學(xué)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(xué)諧振腔2 的輸入端連接；光學(xué)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(xué)諧振腔2為有源半導(dǎo)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(xué)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(xué)諧振腔2的選頻濾波特性，當(dāng)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(xué)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊1，光學(xué)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(xué)諧振腔2的輸入端連接；光學(xué)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(xué)諧振腔2為有源半導(dǎo)體諧振腔。光源及調(diào)制模塊1由半導(dǎo)體激光器Ia和半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器(EAM ) Ib構(gòu)成；光學(xué)諧振腔2為環(huán)形結(jié)構(gòu)，由輸入波導(dǎo)加，環(huán)形增益區(qū)2b和輸出波導(dǎo)2c構(gòu)成，增益區(qū)2b為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。使用有源半導(dǎo)體環(huán)形諧振腔的光電振蕩器，它由半導(dǎo)體激光器Ia和半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器(EAM )lb (半導(dǎo)體激光器和電吸收調(diào)制器為現(xiàn)有技術(shù)部件)構(gòu)成光源及調(diào)制模塊 1 ；所采用的有源半導(dǎo)體諧振腔為一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，它由輸入波導(dǎo)加，環(huán)形增益區(qū)2b和輸出波導(dǎo)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(dǎo)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(shè)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(dǎo)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(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊1，光學(xué)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(xué)諧振腔2的輸入端連接；光學(xué)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(xué)諧振腔2為有源半導(dǎo)體諧振腔。光源及調(diào)制模塊1由半導(dǎo)體直調(diào)激光器構(gòu)成；光學(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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)。本實用新型所述并不限于具體實施方式
中所述的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出其它的實施方式，同樣屬于本實用新型的技術(shù)創(chuàng)新范圍。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。 這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型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(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊(1)，光學(xué)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(xué)諧振腔(2)的輸入端連接，光學(xué)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(xué)諧振腔(2)為有源半導(dǎo)體諧振腔。
2.如權(quán)利要求1所述的用有源半導(dǎo)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(dǎo)體激光器(Ia)和半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器(Ib)構(gòu)成；有源半導(dǎo)體諧振腔(2) 為環(huán)形結(jié)構(gòu)，由輸入波導(dǎo)(2a)，環(huán)形增益區(qū)(2b)和輸出波導(dǎo)(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(dǎo)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(dǎo)體直調(diào)激光器構(gòu)成；光學(xué)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(dǎo)體材料的解離面，增益區(qū) (2e)為PN結(jié)結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種用有源半導(dǎo)體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調(diào)制模塊(1)，光學(xué)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(xué)諧振腔(2)的輸入端連接，光學(xué)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(xué)諧振腔(2)為有源半導(dǎo)體諧振腔。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H01S5/10GK201956569SQ201120080690
公開日2011年8月31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(xué)