專利名稱：提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電子及微波光子學領域，尤其是涉及一種提高有理數(shù)諧波鎖 模激光器產生微波頻譜純度方法及裝置。
背景技術：
隨著信息技術的迅猛發(fā)展，人們的生產生活、國家的國防建設等方方面面 對信息的需求量都與日俱增。同時，信息的種類也趨于多樣化，如數(shù)據(jù)、語音、 視頻、多媒體等。數(shù)據(jù)量的猛增必然要求通信系統(tǒng)的帶寬隨之提高。作為通信 最常用的工具，無線通信系統(tǒng)在數(shù)據(jù)業(yè)務、語音、雷達等方面均有著廣泛應用。 在無線通信系統(tǒng)中，為了獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，就必須提高無線載波的工
作頻率。目前大多數(shù)無線通信業(yè)務的工作頻率都集中在5 GHz以下，如果采用 高頻微波信號作為載波，系統(tǒng)容量將得到大大提升。另一方面，隨著光纖無線 通信(Radio-over-Fiber, RoF)技術的不斷發(fā)展和趨向成熟，解決了高頻微波在大氣 中傳輸損耗過大的問題，使得光纖和無線通信的深入融合發(fā)展成為可能。在此 背景之下，對于高頻微波的需求變得更為迫切。
由于電子瓶頸的限制，電學方法產生的微波信號頻率很難提升。相比之下， 光學方法在頻率上不受限制，成為一條產生高頻微波信號的重要途徑。高頻微 波的光學產生方法有多種，其中利用有理數(shù)諧波鎖模激光器輸出的縱模通過拍 頻產生高頻微波是基本產生方法之一。在這種方法中，由于有理數(shù)諧波鎖模激 光器的輸出頻譜不可避免地存在低次諧波，這些諧波通過拍頻會產生其它低頻 微波，形成噪聲。因此，采取有效方法對有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出頻譜進 行處理，從而提高產生的微波頻譜純度十分必要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度 方法及裝置。
本發(fā)明采用的技術方案是
一、 一種提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度的方法 采用具有周期性濾波特性的梳狀濾波器件對有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出
頻譜進行濾波，去除不必要的低次諧波，然后通過拍頻得到高頻譜純度的高頻
微波信號。
3二、 一種提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度的裝置
本裝置包括有理數(shù)諧波鎖模激光器、光電探測器和具有周期性濾波特性的梳狀濾波器；在有理數(shù)諧波鎖模激光器和光電探測器之間引入具有周期性濾波特性的梳狀濾波器裝置。
所述的梳狀濾波器為馬赫-曾德干涉儀、Sagnac環(huán)或法布里-珀羅諧振腔。
本發(fā)明具有的有益效果是
采用具有周期性濾波特性的梳狀濾波器件對有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出頻譜進行有效濾波，去除低次諧波，通過拍頻提高了高頻微波信號的頻譜純度。


圖1是提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度的方法示意圖。
圖2是提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度的裝置示意圖。
圖3是有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出脈沖圖。
圖4是有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出光譜圖。
圖5是有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出光直接拍頻得到的頻譜圖。
圖6是梳狀濾波器的透射譜圖。
圖7是濾波后的有理數(shù)諧波鎖模激光器輸出脈沖圖。
圖8是濾波后的有理數(shù)諧波鎖模激光器輸出光譜圖。
圖9是有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出光經過濾波后拍頻得到的頻譜圖。
圖中l(wèi).偏振控制器，2.電光調制器，3.低頻信號源，4.光放大器，5.隔離器，
6.濾波器，7.耦合器/分束器，8.梳狀濾波器，9.光電探測器。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生的微波頻譜純度的方法可以用圖1所示的系統(tǒng)框圖來描述，有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出頻譜在發(fā)生光學拍頻之前，首先經過梳狀濾波器濾波，調節(jié)濾波器的周期與激光器的重復頻率相一致，充分濾除低次諧波，然后通過光學拍頻即可獲得高純度的微波頻譜。
根據(jù)圖1所示的原理，提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生的微波頻譜純度的裝置如圖2所示，在有理數(shù)諧波鎖模激光器和光電探測器9之間引入了具有周期性濾波特性的梳狀濾波器8。圖2中框圖所示的部分是有理數(shù)諧波鎖模激光器的一種結構，包括偏振控制器l、強度調制器2、低頻信號源3、光放大器4、隔離器5、濾波器6、耦合器/分束器7。在該激光器中，通過強度調制器2施加一個低頻的驅動信號厶w，調整該信號頻率使其偏離基腔頻率/rav的整數(shù)倍即/ ^ = ("±1/^/，，其中"、P均為正整數(shù)，則激光器輸出脈沖序列的重復頻率
4為(甲± 1)/"^= P厶W，即為驅動信號頻率的P倍。將有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸 出激光在光電探測器上進行光學拍頻，產生的微波頻率與激光脈沖的重復頻率 相同，也為/^M。但是，在有理數(shù)諧波鎖模激光器中，由于各個脈沖所經歷的 損耗不同，因而存在輸出脈沖幅值不均衡的問題，體現(xiàn)在頻域上就是輸出脈沖 的頻譜除了有理數(shù)諧波/ /，W之外，還存在其他低次諧波。利用這樣的激光輸出 進行拍頻，其結果就是產生的微波信號中除了所需要的高頻信號，還存在其他 低頻微波噪聲，從而影響產生微波信號的純度。
通過有理數(shù)諧波鎖模激光器產生的微波信號頻譜純度可以通過濾波加以改
善。采用一個梳狀濾波器，例如馬赫-曾德干涉儀、Sagnac環(huán)、法布里-珀羅諧振 腔等，調節(jié)梳狀濾波器的相關參數(shù)，使得產生的濾波譜的周期恰好為/^w，則 可有效抑制有理數(shù)諧波鎖模激光器輸出光譜中的低次諧波，從時域上觀察就是 脈沖的幅度得到了均衡。經過濾波器以后，在光電探測器上進行拍頻即可獲得 高頻譜純度的微波信號。 實施例1:
在一個腔長約為45.4 m的有理數(shù)諧波鎖模激光器中，當調制器上施加的驅 動信號頻率為2.495 GHz時沐當于566次諧波)，可以獲得常規(guī)的主動鎖模激 光脈沖。將驅動信號的頻率改變基腔頻率的1/4，通過有理數(shù)諧波鎖模，即可獲 得一個重復頻率約為10 GHz的脈沖輸出，其時域波形和頻率光譜分別如圖3和 圖4所示。將該激光脈沖直接在光電探測器上拍頻，得到的微波頻譜如圖5所 示?？梢?，由于脈沖強度的不均衡導致了產生微波信號純度的下降。
實施例2:
在實施例1中的有理數(shù)諧波鎖模激光器輸出之后，采用一個馬赫-曾德干涉 儀進行濾波，該干涉儀的透射譜如圖6所示，其周期約為10GHz，與激光器的 有理數(shù)諧波頻率相吻合。經過濾波以后，脈沖的時域波形和頻率光譜分別如圖7 和圖8所示。將濾波后的激光脈沖在光電探測器上拍頻，得到的微波頻譜如圖9 所示?？梢姡ㄟ^梳狀濾波器的濾波有效抑制了輸出脈沖中的低次諧波，實現(xiàn) 了脈沖強度的均衡，從而使得拍頻產生的微波信號頻譜純度大大提高。
在本發(fā)明中，偏振控制器、電光調制器、低頻信號源、光放大器、為隔離 器、濾波器、耦合器/分束器、梳狀濾波器和光電探測器均可選用各種商業(yè)化元 器件。
權利要求
1. 一種提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度的方法，其特征在于采用具有周期性濾波特性的梳狀濾波器件對有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出頻譜進行濾波，去除不必要的低次諧波，然后通過拍頻得到高頻譜純度的高頻微波信號。
2. 用于權利要求1所述的提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度方 法的裝置，包括有理數(shù)諧波鎖模激光器、光電探測器(9)和具有周期性濾波特性 的梳狀濾波器(8)，其特征在于在有理數(shù)諧波鎖模激光器和光電探測器(9)之間 引入具有周期性濾波特性的梳狀濾波器(8)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度方 法的裝置，其特征在于所述的梳狀濾波器(8)為馬赫-曾德干涉儀、Sagnac環(huán)或 法布里-珀羅諧振腔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高有理數(shù)諧波鎖模激光器產生微波頻譜純度方法及裝置。在有理數(shù)諧波鎖模激光器和光電探測器之間引入具有周期性濾波特性的梳狀濾波器，該梳狀濾波器件對有理數(shù)諧波鎖模激光器的輸出頻譜進行濾波，去除不必要的低次諧波，通過拍頻提高高頻微波信號的頻譜純度。
文檔編號H01S1/00GK101478108SQ200910095319
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權日2009年1月8日
發(fā)明者傅嬌嬌, 高士明 申請人:浙江大學