本發(fā)明屬于微波光子領(lǐng)域，更具體的說是一種基于光學(xué)鎖相環(huán)的雙鎖模激光器的多微波本振源產(chǎn)生系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著光電子器件和光纖通信技術(shù)的進(jìn)步，以光信號為傳輸載體，空間或者光纖作為媒介，對某一物理信息進(jìn)行檢測、傳輸和處理的需求日益增多。在傳統(tǒng)的光纖通信技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，出現(xiàn)了諸如光纖傳感、激光雷達(dá)、微波光子學(xué)、集成光學(xué)等新興研究領(lǐng)域，并取得了快速發(fā)展。

在我國，衛(wèi)星通信系統(tǒng)是我國三大通信支柱產(chǎn)業(yè)之一，目前以中國衛(wèi)星為引領(lǐng)，在軌服務(wù)的衛(wèi)星有11顆，后續(xù)衛(wèi)星多顆將投入運(yùn)營。當(dāng)前，衛(wèi)星通信轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：

1帶寬問題。

由于廣播電視、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字寬帶多媒體、移動互聯(lián)網(wǎng)等大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，亟需提高載波頻率，增大帶寬，提高通信容量。

2電磁干擾問題。

大量電子元件的使用，增大了系統(tǒng)間電磁干擾和信號串?dāng)_。

3鏈路相位擾動問題。

基于上述需求，產(chǎn)生穩(wěn)定的寬帶本振源系統(tǒng)是當(dāng)前的一大難題。目前光本振的產(chǎn)生有提出利用光學(xué)頻率梳產(chǎn)生，而光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方案包括基于調(diào)制器的級聯(lián)調(diào)制產(chǎn)生、基于重復(fù)頻移方法、以及硅基微環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，上述方案中產(chǎn)生過程都會存在相位擾動的問題，很難滿足工程化的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供了一種能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的寬帶本振源的基于光學(xué)鎖相環(huán)的雙鎖模激光器的多微波本振源產(chǎn)生系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：一種基于光學(xué)鎖相環(huán)的雙鎖模激光器的多微波本振源產(chǎn)生系統(tǒng)，包括：

一第一鎖模激光器，其用于提供相干種子光源；

一第二鎖模激光器，其光輸出端與一電光調(diào)制器的光輸入端a相連，其用于提供寬帶光學(xué)頻率梳系統(tǒng)；

一電光調(diào)制器，其用于對鎖模激光器輸入的光信號進(jìn)行光電調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對鎖模激光器的光學(xué)移頻；

一光學(xué)耦合器，其分為兩個(gè)光輸入端口d、e，兩個(gè)光輸出端口f、g，其中鎖模激光器的輸出光輸入給光學(xué)耦合器的光輸入端d,和電光調(diào)制器的輸出光信號輸入給光學(xué)耦合器的光輸入端e，通過光學(xué)耦合器將光信號進(jìn)行耦合通過f、g兩輸出端口輸出合成光信號；

一可調(diào)諧光濾波器，其用于接收來自光耦合器的輸出端g端口的輸出光信號進(jìn)行濾波并將濾波后光信號輸出；

一高靈敏度光電探測器，其用于接收來自可調(diào)諧光濾波器輸出端的濾波后光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；

一低噪聲電放大器，其用于對光電探測器輸出的電信號進(jìn)行低噪聲功率放大，并輸出給電鑒相器的輸入端h；

一提供穩(wěn)定的本地振蕩電信號的電振蕩器，輸出信號給電鑒相器的輸入端i；

一電鑒相器，其用于對低噪聲電放大器的輸出信號與光電振蕩器的本振壓控電信號進(jìn)行鑒頻，輸出包含穩(wěn)定相位信息的交流電信號，并將其輸入給第二鎖模激光器；

一光波分復(fù)用器，其用于對光耦合器的光輸出端f的光信號通過頻率不同信道化輸出；

一光電探測器陣列，其用于光電轉(zhuǎn)換信道化輸出的光信號，并輸出不同頻率的穩(wěn)定本振信號。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，第一鎖模激光器和第二鎖模激光器為基于量子點(diǎn)鎖模激光器或者光纖鎖模激光器。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，第一鎖模激光器和第二鎖模激光器的鎖模機(jī)制為主動鎖模機(jī)制或者是被動鎖模機(jī)制。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述的第一鎖模激光器和第二鎖模激光器的重復(fù)頻率不同。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述的電光調(diào)制器為聲光調(diào)制器或者雙平衡馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述的光濾波器為可調(diào)諧窄帶帶通濾波器。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，其中所述的光電振蕩器輸出電信號與低噪聲電放大器輸出的信號是同頻率信號。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，其中所述的光電振蕩器輸出電信號與低噪聲電放大器輸出的信號的頻率不同，所述電鑒相器的輸出端連接到電光調(diào)制器的電輸入端c，通過電光調(diào)制器加載到第二鎖模激光器的不同光波長上。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：基于鎖模激光器輸出光譜在頻域上是多波長輸出，兩個(gè)鎖模激光器1，2重復(fù)頻率存在差異，通過2*2耦合器4接收兩鎖模激光器輸出光信號并將其耦合輸出分兩路，其中一路輸入給光窄帶帶通濾波器濾出低頻率差的兩邊帶，并將其輸入給光電探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過低噪聲電放大器進(jìn)行功率放大，將該電信號與電振蕩器通過電鑒相器進(jìn)行鑒相輸出，并將該信號輸出給電光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，從而形成光電閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)光鎖相控制。通過該鎖相裝置，對兩鎖模激光器進(jìn)行穩(wěn)定性控制，從而兩鎖模激光器的對應(yīng)邊帶通過波分復(fù)用器進(jìn)行信道化處理，最終輸入給光電探測器陣列進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，最終得到多頻率的電信號輸出，輸出穩(wěn)定的信號源。相比現(xiàn)有的本振源產(chǎn)生系統(tǒng)，本發(fā)明的產(chǎn)生系統(tǒng)具有極佳的抗環(huán)境干擾能力，非常適合于工程化應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于光學(xué)鎖相環(huán)的雙鎖模激光器的多微波本振源產(chǎn)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種基于光學(xué)鎖相環(huán)的雙鎖模激光器的多微波本振源產(chǎn)生系統(tǒng)，包括：

一鎖模激光器1，其用于提供相干種子光源，其中所述的鎖模激光器是基于量子點(diǎn)鎖模激光器或者光纖鎖模激光器，并且鎖模機(jī)制可以為主動鎖模機(jī)制也可以是被動鎖模機(jī)制；

一鎖模激光器2，其光輸出端與一電光調(diào)制器3的光輸入端a相連，其用于提供寬帶光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，鎖模激光器2在時(shí)域上產(chǎn)生脈沖形式，在頻域上為多波長輸出形式，并且保證鎖模激光器1和鎖模激光器2重復(fù)頻率不同；

一電光調(diào)制器3，其用于對鎖模激光器2輸入的光信號進(jìn)行光電調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對鎖模激光器2的光學(xué)移頻，電光調(diào)制器3可以為聲光調(diào)制器或者雙平衡馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器，其用于對鎖模激光器2的多個(gè)光波長進(jìn)行光學(xué)移頻；

一光學(xué)耦合器4，其分為兩個(gè)光輸入端口d、e，兩個(gè)光輸出端口f、g，其中鎖模激光器1的輸出光輸入給光學(xué)耦合器4的光輸入端d,和電光調(diào)制器3的輸出光信號輸入給光學(xué)耦合器4的光輸入端e，通過光學(xué)耦合器4將光信號進(jìn)行耦合通過f、g兩輸出端口輸出合成光信號；

一可調(diào)諧光濾波器5，其用于接收來自光耦合器4的輸出端g端口的輸出光信號進(jìn)行濾波并將濾波后光信號輸出，光濾波器5為可調(diào)諧窄帶帶通濾波器；

一高靈敏度光電探測器6，其用于接收來自可調(diào)諧光濾波器5輸出端的濾波后光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；

一低噪聲電放大器7，其用于對光電探測器6輸出的電信號進(jìn)行低噪聲功率放大，并輸出給電鑒相器9的輸入端h；

一輸出穩(wěn)定的本地振蕩電信號的光電振蕩器8，輸出給電鑒相器9的輸入端i，光電振蕩器8輸出電信號與低噪聲電放大器7輸出的信號可以是同頻率信號，此時(shí)可以省略電光調(diào)制器3直接將電鑒相器9輸出的電壓信號轉(zhuǎn)化成電流信號加載到鎖模激光器2的驅(qū)動電流上，實(shí)時(shí)調(diào)諧鎖模激光器2的波長。

一電鑒相器9，其用于對低噪聲電放大器7的輸出信號與光電振蕩器8的本振壓控電信號進(jìn)行鑒頻，輸出包含穩(wěn)定相位信息的交流電信號，并將其輸入給電光調(diào)制器3的電輸入端c，該電鑒相器9功能主要是通過將低噪聲電放大器7的輸出信號與光電振蕩器8的輸出信號混頻得到差頻信號相位，該相位信息通過電光調(diào)制器3加載到鎖模激光器2的不同光波長上；

一光波分復(fù)用器10，其用于對光耦合器4的光輸出端f的光信號通過頻率不同信道化輸出，其用于將所述的合波光進(jìn)行分頻段輸出，頻率相近的光信號進(jìn)行同信道輸出，該波分復(fù)用器10包括多個(gè)頻率不同的輸出信道，且每個(gè)輸出通道輸出合波光中相應(yīng)頻率間隔的光；該光波分復(fù)用器10按照接收光信號的頻率間隔不同在不同的信道輸出端輸出，該波分復(fù)用器用于對光路按照頻率間隔重新整理輸出，頻率間隔由兩鎖模激光器1，2的波長間隔大小決定。

一光電探測器陣列11，其用于光電轉(zhuǎn)換信道化輸出的光信號，并輸出不同頻率的穩(wěn)定本振信號。

該基于鎖相環(huán)的雙鎖模激光器產(chǎn)生多微波本振源系統(tǒng)，同樣適用于基于其他光學(xué)頻率梳方案產(chǎn)生本振源系統(tǒng)的鎖相環(huán)路。

基于鎖模激光器輸出光譜在頻域上是多波長輸出，兩個(gè)鎖模激光器1，2重復(fù)頻率存在差異，通過2*2耦合器4接收兩鎖模激光器輸出光信號并將其耦合輸出分兩路，其中一路輸入給光窄帶帶通濾波器5濾出低頻率差的兩邊帶，并將其輸入給光電探測器6進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過低噪聲電放大器7進(jìn)行功率放大，將該電信號與電振蕩器8通過電鑒相器9進(jìn)行鑒相輸出，并將該信號輸出給電光調(diào)制器3進(jìn)行調(diào)制，從而形成光電閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)光鎖相控制。通過該鎖相裝置，對兩鎖模激光器進(jìn)行穩(wěn)定性控制，從而兩鎖模激光器的對應(yīng)邊帶通過波分復(fù)用器10進(jìn)行信道化處理，最終輸入給光電探測器陣列11進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，最終得到多頻率的電信號輸出，輸出穩(wěn)定的信號源。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(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，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)。