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基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统及方法

更新时间:2024-07-01
基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统及方法 专利申请类型:发明专利;
源自:北京高价值专利检索信息库;

专利名称:基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统及方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202110961500.1

专利申请(专利权)人:清华大学
权利人地址:北京市海淀区清华园

专利发明(设计)人:李佳钉,薛晓晓,李尚远,郑小平

专利摘要:本申请提出一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统和方法,其中,方法包括:输出窄带的基带线性调频波,通过高阶光边带模块产生多个光边带,并分别从频域滤出两个目标光边带;光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,将一个目标光边带进行移频操作,光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中,将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中,在光电探测器中输出拍频得到高次倍频信号。本发明通过边带注入锁定,有效改善了传统光子倍频技术杂散干扰大、倍频阶次不足的问题。

主权利要求:
1.一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,其特征在于,包括:波形发生器,用于输出窄带的基带线性调频波,并进入高阶光边带产生模块;
所述高阶光边带产生模块和光滤波器相连,用于通过所述高阶光边带产生模块产生多个光边带,并将所述多个光边带通过所述光滤波器分别从频域滤出两个目标光边带;
所述光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,用于将一个目标光边带进行移频操作,所述光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,所述光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的所述两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;所述DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得所述DFB激光器自由运转输出频率与所述目标光边带的频率差小于所述DFB激光器的注入锁定范围;
所述耦合器与光电探测器相连,用于将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到所述光电探测器中;
所述光电探测器,用于在所述光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号;
通过以下步骤实现低杂散高阶次倍频:将基带信号 经高阶光
边带生成模块加载在单频光上;其中f0和k分别为基带信号的初始频率和啁啾率,带宽为B0;
生成的第i阶光边带信号表达式为: 其中Ω0为系统中单波
长光源输出的角频率;
调整频谱整形器的幅度响应,滤除目标的光边带至两个输出通道,设两个目标光边带的阶次分别为N和‑M;对应的信号表达式为: 和其中一个边带EN(t)经过一个偏置于最小功率传输点、抑制载波调制的MZM调制器,MZM调制器被一个本振信号所调制,设本振信号的频率为fLO;只考虑一阶边带,MZM输出的光信号为 将MZM输出的信号通过一个光环形器注入至一个DFB激光器,调整DFB激光器的工作温度,使得DFB激光器与其中MZM输出中的一个边带注入锁定,以正边带为例,DFB激光器的输出为光滤波器的另一个通道输出直接经过光环形器注入至另一个DFB激光器,调整激光器的工作温度,使得DFB激光器与注入的光边带注入锁定;则此DFB激光器的输出表达式为两个DFB激光器的输出通过一个光耦合器合为一路,通入到一个光电探测器中,光电探测器输出的光电流即为中心频率可调谐的倍频信号:
2.根据权利要求1所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,其特征在于,所述DFB激光器对所述目标光边带的注入锁定,还用于对微弱的高阶光边带实现锁定。
3.根据权利要求1所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,其特征在于,所述DFB激光器的输出功率大于注入目标光边带功率,以提升所述注入目标光边带的功率和信噪比。
4.根据权利要求1所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,其特征在于,所述高阶光边带产生模块通过级联相位调制器和强度调制器的方式实现。
5.根据权利要求1所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,其特征在于,还包括:光移频模块,用于通过调整驱动所述光移频模块的本振信号的频率,任意调谐倍频信号的中心频率。
6.一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,其特征在于,采用如权利要求
1‑5任一项所述的系统,所述方法包括:
输出窄带的基带线性调频波;
通过将所述窄带的基带线性调频波通过高阶光边带模块产生多个光边带,并将所述多个光边带分别从频域滤出两个目标光边带;
光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,将一个目标光边带进行移频操作,所述光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,所述光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的所述两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;所述DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得所述DFB激光器自由运转输出频率与所述目标光边带的频率差小于所述DFB激光器的注入锁定范围;
将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中;
在所述光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号。
7.根据权利要求6所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,其特征在于,所述方法还包括:对微弱的高阶光边带实现锁定。
8.根据权利要求6所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,其特征在于,所述DFB激光器的输出功率大于注入目标光边带功率,以提升所述注入目标光边带的功率和信噪比。
9.根据权利要求6所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,其特征在于,所述方法还包括:通过级联相位调制器和强度调制器的方式。
10.根据权利要求6所述的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,其特征在于,所述方法还包括:通过调整驱动所述光移频模块的本振信号的频率,任意调谐倍频信号的中心频率。 说明书 : 基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及信号产生和处理技术领域,特别涉及一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统及方法。背景技术[0002] 基于光子技术的倍频系统利用的是光电器件(调制器、放大器等)的非线性,通过调制窄带低频的基带信号,产生高阶的光边带。高阶的正负边带拍频,进而生成宽带高频的倍频信号。光子倍频系统被广泛应用于线性调频的宽带雷达信号和高频本振源的产生。它在扩展信号带宽和频率的同时,还可以保持信号的低时间抖动、高线性频率调制等优良特性。传统的光子倍频系统在生成目标光边带的同时,往往含有大量的其他阶次光边带。拍频之后,倍频信号中含有大量杂散分量,会对雷达系统应用产生严重干扰。在应用于线性调频信号等宽带信号的倍频时,杂散分量还可能会与目标信号在频谱上发生交叠,无法通过简单的频域滤波器将杂散滤除。另一方面,由于调制器和放大器等器件的非线性有限,产生的高阶光边带功率较弱,造成倍频阶次有限,并且噪声性能较差。因此,如何抑制倍频信号中杂散分量和提高光子倍频阶次是光子倍频系统亟待解决的两个难题。发明内容[0003] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。[0004] 为此,本发明的第一个目的在于针对传统倍频系统中杂散干扰严重和倍频阶次不足的问题,提出一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,利用光边带的注入锁定,可将与目标信号在频域和时域均有混叠的杂散分量滤除。[0005] 本发明的第二个目的在于提出一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法。[0006] 为达上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,包括:[0007] 波形发生器,用于输出窄带的基带线性调频波,并进入高阶光边带产生模块;[0008] 所述高阶光边带产生模块和光滤波器相连,用于通过所述高阶光边带产生模块产生多个光边带,并将所述多个光边带通过所述光滤波器分别从频域滤出两个目标光边带;[0009] 所述光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,用于将一个目标光边带进行移频操作,所述光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,所述光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的所述两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;所述DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得所述DFB激光器自由运转输出频率与所述目标光边带的频率差小于所述DFB激光器的注入锁定范围;[0010] 所述耦合器与光电探测器相连,用于将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到所述光电探测器中;[0011] 所述光电探测器,用于在所述光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号。[0012] 另外,根据本发明上述实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统还可以具有以下附加的技术特征:[0013] 进一步地,在本发明的一个实施例中,所述DFB激光器对所述目标光边带的注入锁定,还用于对微弱的高阶光边带实现锁定。[0014] 进一步地,在本发明的一个实施例中,所述DFB激光器的输出功率大于所述目标光边带功率,以提升所述注入目标光边带的功率和信噪比。[0015] 进一步地,在本发明的一个实施例中,所述高阶光边带产生模块通过级联相位调制器和强度调制器的方式实现。[0016] 进一步地,在本发明的一个实施例中,还包括:光移频模块,用于通过调整驱动所述光移频模块的本振信号的频率,任意调谐倍频信号的中心频率。[0017] 本发明实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统,通过波形发生器,用于输出窄带的基带线性调频波,并进入高阶光边带产生模块;高阶光边带产生模块和光滤波器相连,用于通过高阶光边带产生模块产生多个光边带,并将多个光边带通过光滤波器分别从频域滤出两个目标光边带;光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,用于将一个目标光边带进行移频操作,光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得DFB激光器自由运转输出频率与目标光边带的频率差小于DFB激光器的注入锁定范围耦合器与光电探测器相连,用于将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中;光电探测器,用于在光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号。本发明通过边带注入锁定,有效改善了传统光子倍频技术杂散干扰大、倍频阶次不足的问题。[0018] 为达上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,包括以下步骤:[0019] 输出窄带的基带线性调频波;[0020] 通过将所述窄带的基带线性调频波通过高阶光边带模块产生多个光边带,并将所述多个光边带分别从频域滤出两个目标光边带;[0021] 光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,将一个目标光边带进行移频操作,所述光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,所述光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的所述两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;所述DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得所述DFB激光器自由运转输出频率与所述目标光边带的频率差小于所述DFB激光器的注入锁定范围;[0022] 将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中;[0023] 在所述光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号。[0024] 本发明实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,通过输出窄带的基带线性调频波;通过将窄带的基带线性调频波通过高阶光边带模块产生多个光边带,并将多个光边带分别从频域滤出两个目标光边带;光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,将一个目标光边带进行移频操作,光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得DFB激光器自由运转输出频率与目标光边带的频率差小于DFB激光器的注入锁定范围;将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中;在光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号。本发明通过边带注入锁定,有效改善了传统光子倍频技术杂散干扰大、倍频阶次不足的问题。[0025] 本发明的有益效果为:[0026] 利用光边带的注入锁定,可将与目标信号在频域和时域均有混叠的杂散分量滤除。本发明通过边带注入锁定,有效改善了传统光子倍频技术杂散干扰大、倍频阶次不足的问题。本发明将有望应用于宽带雷达成像、频谱感知、未来6G新一代通信系统中,为其提供优质的高频宽带信号源。[0027] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。附图说明[0028] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:[0029] 图1为根据本发明一个实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统结构示意图;[0030] 图2为根据本发明一个实施例的基于光边带注入锁定的高次倍频系统原理图;[0031] 图3为根据本发明一个实施例的基于光边带注入锁定的高次倍频系统具体实施示意图;[0032] 图4为根据本发明一个实施例的高阶边带产生模块输出光谱示意图;[0033] 图5为根据本发明一个实施例的基二倍频、三倍频、四倍频信号的频谱图和频率曲线图;[0034] 图6为根据本发明一个实施例的十倍频信号的频谱图;[0035] 图7为根据本发明一个实施例的中心频率可任意调谐的十倍频信号的频谱图;[0036] 图8为根据本发明一个实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法流程图。具体实施方式[0037] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。[0038] 下面参考附图描述本发明实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统和方法。[0039] 本发明利用光边带的注入锁定,可将与目标信号在频域和时域均有混叠的杂散分量滤除。基于此,本发明提出了超高阶次的低杂散光子倍频系统,通过多种电子结构的连接,以通过边带注入锁定,有效改善了传统光子倍频技术杂散干扰大、倍频阶次不足的问题。如图2所示。[0040] 图1为本发明实施例所提供的一种基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统结构示意图。[0041] 如图1所示,该系统10包括:[0042] 波形发生器100、高阶光边带产生模块200、光滤波器300、光移频模块400、DFB激光器501和DFB激光器502、耦合器600和光电探测器700。[0043] 波形发生器100,用于输出窄带的基带线性调频波,并进入高阶光边带产生模块。高阶光边带产生模块200和光滤波器300相连,用于通过高阶光边带产生模块200产生多个光边带,并将多个光边带通过光滤波器300分别从频域滤出两个目标光边带。光滤波器300的输出端口一端与光移频模块400相连,用于将一个目标光边带进行移频操作,光移频模块400的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器501中,光滤波器300的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器502中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器600中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得DFB激光器自由运转输出频率与目标光边带的频率差小于DFB激光器的注入锁定范围;耦合器600与光电探测器700相连,用于将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器700中;光电探测器700,用于在光电探测器700中输出拍频,得到高次倍频信号。[0044] 进一步地,在本发明的一个实施例中,注入锁定DFB激光器对注入光信号的光功率要求不高,可以对非常微弱的高阶光边带实现锁定。[0045] 进一步地,在本发明的一个实施例中,通过调整驱动光移频模块400的本振信号的频率,还可以实现对倍频信号的中心频率实现任意调谐。[0046] 进一步地,在本发明的一个实施例中,高阶光边带产生模块200可以通过级联相位调制器和强度调制器的方式实现。[0047] 进一步地,在本发明的一个实施例中,DFB输出功率远大于注入光功率,可以大幅提升注入光边带的功率和信噪比。[0048] 根据本发明实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统通过输出窄带的基带线性调频波,通过高阶光边带模块产生多个光边带,并分别从频域滤出两个目标光边带;光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,将一个目标光边带进行移频操作,光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中,将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中,在光电探测器中输出拍频得到高次倍频信号。本发明通过边带注入锁定,有效改善了传统光子倍频技术杂散干扰大、倍频阶次不足的问题。[0049] 下面通过具体实施例对本发明的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频系统进行详细描述。[0050] 实施例一[0051] 在本实施例中,基于光边带注入锁定的高阶次倍频系统例如包括:[0052] 具体结构如图3所示,包括:一个单波长光源,两个微波放大器,一个微波移相器,一个定向耦合器,一个频谱整形器,两个环形器,两个马赫曾德尔调制器,一个相位调制器,一个光耦合器,一个任意波形发生器,一个两通道的函数信号发生器,两个DFB激光器控制器,一个光电探测器。窄带的线性调频信号由任意波形发生器产生,经过微波放大器放大之后,被定向耦合器分为两路,两路功率之比为9:1,其中功率较大的一路调制在一个马赫曾德尔调制器(MZM),另一路由微波移相器移相、放大之后,调制在MZM后接的相位调制器上。整个级联调制器的结构为了产生一系列的高阶光边带。然后,由1进2出的光谱整形器将两个正负高阶光边带滤出,其中一个光边带通过一个MZM,这个MZM被一个单频的本振信号抑制载波调制,作为图2中的光移频模块,然后经过一个环形器,注入到一个DFB激光器Ⅰ中,并由一个偏振控制器控制注入光的偏振方向。另一个边带则直接通过一个环形器注入至另一个DFB激光器Ⅱ中,由另一个偏振控制器控制其注入的偏振方向。两个DFB激光器分别由两个激光器控制器调控DFB的注入电流和稳定工作温度。一个两通道的函数信号发生器输出两个正负斜率的三角信号至这两个激光器控制器中,并调整激光器的工作温度,使得两个DFB激光器自由运转的频率与注入的光边带频率之差小于DFB激光器注入锁定的范围。两个DFB激光器注入锁定之后,输出光信号的频率和相位与注入光边带保持一致,两个DFB激光器由一个光耦合器合路之后输入至一个光电探测器中,探测器的输出即为倍频信号。[0053] 进一步地,在本发明的一个实施例中,DFB激光器的自由运转状态下的输出与注入光边带的频率之差小于DFB激光器的注入锁定的范围。[0054] 进一步地,在本发明的一个实施例中,高阶光边带产生模块中放大器、耦合器、移相器和调制器的工作频率范围应覆盖输入基带信号的频率范围。[0055] 进一步地,在本发明的一个实施例中,光电探测器的带宽应大于倍频信号的最高频率。[0056] 实施例二[0057] 本发明实施例通过以下步骤可实现低杂散高阶次光子倍频系统,包括:[0058] 1)将基带信号 经高阶光边带生成模块加载在单频光上。其中f0和k分别为基带信号的初始频率和啁啾率,其带宽为B0。生成的第i阶光边带信号表达式为: 其中Ω0为系统中单波长光源输出的角频率。[0059] 2)调整频谱整形器的幅度响应,滤除目标的光边带至两个输出通道,设两个目标光边带的阶次分别为N和‑M。对应的信号表达式为: 和[0060] 3)其中一个边带EN(t)经过一个偏置于最小功率传输点、抑制载波调制的MZM调制器,MZM调制器被一个本振信号所调制,设本振信号的频率为fLO。只考虑一阶边带,MZM输出的光信号为 将MZM输出的信号通过一个光环形器注入至一个DFB激光器,调整DFB激光器的工作温度,使得DFB激光器与其中MZM输出中的一个边带注入锁定,以正边带为例,DFB激光器的输出为[0061] 4)光滤波器的另一个通道输出直接经过光环形器注入至另一个DFB激光器,调整激光器的工作温度,使得DFB激光器与注入的光边带注入锁定。则此DFB激光器的输出表达式为[0062] 5)两个DFB激光器的输出通过一个光耦合器合为一路,通入到一个光电探测器中,光电探测器输出的光电流即为中心频率可调谐的倍频信号:[0063] 本实施例使用上述系统,进行了不同阶次的光子倍频实验。[0064] 具体如下:基带信号为窄带的线性调频信号,起始频率2GHz,带宽1GHz,频率范围为2GHz~3GHz,重复周期500Hz,占空比50%。基带信号经过级联调制器的调制,生成一系列的光边带。图4为产生的光谱(由于光谱仪分辨率有限,为显示清楚,此时输入的基带信号为3GHz的单频信号),可以看出,产生了超过了±17阶的光边带。[0065] 图5为使用上述系统产生的低阶次倍频信号的频谱图和时频曲线。设置光移频模块的移频量为0,分别进行了±1阶边带的注入锁定生成了2倍频信号;﹢1阶和﹣2边带的注入锁定生成了3倍频信号;分别进行了±2阶边带的注入锁定生成了4倍频信号。频率范围分别为4~6GHz、6~9GHz和8~12GHz。频谱图中显示的信号带宽内低频处的一些干扰来源于一个周期内未注入锁定时DFB自由运转的相互拍频的结果,利用微波开关可以消除。由于示波器带宽有限,更加高阶次的倍频信号无法利用示波器采集。[0066] 图6显示了对±5阶边带注入锁定,产生的10倍频信号的频谱图。由于频谱仪测量带宽的限制,更高阶次倍频无法通过频谱仪采集。但是通过观测光边带产生模块生成的光谱图,本系统有能力实现34阶次的倍频。分别设置光移频模块的移频量为20GHz、10GHz、0GHz,对±5阶的光边带进行注入锁定,得到了0~10GHz、10GHz~20GHz、20~30GHz的10倍频信号,如图7所示,证明了本系统可对产生的倍频信号的中心频率任意调谐的能力。[0067] 图8为根据本发明一个实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法流程图。[0068] 如图8所示,该基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法流程图包括以下步骤:[0069] S1,输出窄带的基带线性调频波;[0070] S2,通过将窄带的基带线性调频波通过高阶光边带模块产生多个光边带,并将多个光边带分别从频域滤出两个目标光边带;[0071] S3,光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,将一个目标光边带进行移频操作,光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得DFB激光器自由运转输出频率与目标光边带的频率差小于DFB激光器的注入锁定范围;[0072] S4,将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中;[0073] S5,在光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号。[0074] 进一步地,在本发明的一个实施例中,上述方法还包括:对微弱的高阶光边带实现锁定。[0075] 进一步地,在本发明的一个实施例中,DFB激光器的输出功率大于注入目标光边带功率,以提升注入目标光边带的功率和信噪比。[0076] 进一步地,在本发明的一个实施例中,上述方法还包括:高阶光边带产生模块通过级联相位调制器和强度调制器的方式实现。[0077] 进一步地,在本发明的一个实施例中,上述方法还包括:通过调整驱动光移频模块的本振信号的频率,任意调谐倍频信号的中心频率。[0078] 根据本发明实施例的基于光边带注入锁定的低杂散高阶次倍频方法,通过输出窄带的基带线性调频波;通过将窄带的基带线性调频波通过高阶光边带模块产生多个光边带,并将多个光边带分别从频域滤出两个目标光边带;光滤波器的输出端口一端与光移频模块相连,将一个目标光边带进行移频操作,光移频模块的输出通过一个环形器注入到一个DFB激光器中,光滤波器的输出端口另一端用于将另一个目标光边带通过一个环形器注入到另一个DFB激光器中,以得到注入锁定结果,并共同输入到耦合器中;其中,经过注入锁定的DFB激光器的输出光信号频率与注入的两个目标光边带频率保持一致,未锁定的杂散分量被抑制;DFB激光器由两个锯齿形的电流所驱动,使得DFB激光器自由运转输出频率与目标光边带的频率差小于DFB激光器的注入锁定范围;将注入锁定的DFB激光器的输出,经过耦合之后输入到光电探测器中;在光电探测器中输出拍频,得到高次倍频信号。本发明通过边带注入锁定,有效改善了传统光子倍频技术杂散干扰大、倍频阶次不足的问题。[0079] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。[0080] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。[0081] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

专利地区:北京

专利申请日期:2021-08-20

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN113900315B

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