一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光電混合技術領域，特別涉及一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器。
【背景技術】
[0002]光電振蕩器(Optoelectronic Oscillator，簡稱0E0)作為一種高質(zhì)量的微波源已被廣泛應用于通信系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)和光信息處理等眾多領域中。傳統(tǒng)的0E0是由光源，光調(diào)制器，儲能光纖，光電探測器，微波窄帶濾波器，微波放大器和微波功分器等組成的光電混合振蕩回路。當回路中電信號的增益大于損耗時，位于微波窄帶濾波器中心的一個回路本征模式將會在回路中形成振蕩，實現(xiàn)微波信號的輸出。一般的0E0要產(chǎn)生高純度，低相位噪聲的微波信號，需要一段長光纖作為延時和儲能單元，提高整個回路的Q值。0E0輸出的微波信號的相位噪聲隨著光纖長度的提升呈二次方下降。所以，提高光纖的延時長度是提升0E0輸出信號質(zhì)量的的一個主要途徑。但是隨著光纖長度的增加，腔內(nèi)所支持的本征模式間距隨之減小，需要帶寬很窄的濾波器才能實現(xiàn)穩(wěn)定的單頻輸出，而這在高頻時很難實現(xiàn)。而且，一般的電濾波器很難實現(xiàn)大范圍的頻率調(diào)諧，使得普通的0E0只能實現(xiàn)單頻輸出，限制了其在很多方面的應用。
[0003]為了克服電濾波器在高頻和調(diào)諧性能方面的缺點，近些年人們提出了一些基于光子濾波的0E0方案。這些光子濾波器主要有:基于FP激光器，基于受激布里淵散射，基于相移光纖布拉格光柵，基于主從激光注入和基于半導體雙波長器的方案。其中，在專利“一種基于光子濾波的光電振蕩器(申請?zhí)?201110048100.8) ”中，提出一種基于半導體雙波長激光器的光子濾波方案，該方案的光源和濾波器由雙波長激光器同時承擔，相比于其他光子濾波器，具有系統(tǒng)簡單，結構緊湊，頻率大范圍可調(diào)等優(yōu)勢。但是，該方案中仍需要一個外調(diào)制器。外調(diào)制器的調(diào)制帶寬和調(diào)制效率將影響整個系統(tǒng)的性能。而且在外調(diào)制系統(tǒng)中微波放大器需要很高的增益，一般約60dB，才能抵消環(huán)路的損耗，形成振蕩。
[0004]因此，目前一個迫切的問題就是:提高調(diào)制效率，降低振蕩閾值，解決由于外調(diào)制導致的基于雙模激光器光子濾波的0E0方案在實際應用中的不足，提出結構緊湊，方法簡單，高集成度，低振蕩閾值，寬帶可調(diào)的0E0方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服基于雙模激光器光子濾波0E0方案在調(diào)制效率，振蕩閾值方面的不足，提出一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的結構簡單，低振蕩閾值的光電振蕩器。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:采用直接調(diào)制半導體雙模激光器代替?zhèn)鹘y(tǒng)0E0中的光源，光調(diào)制器，微波窄帶濾波器，實現(xiàn)一種結構簡單，集成度高，低振蕩閾值的光電振蕩器。這種方案的振蕩回路中，無需外調(diào)制器和窄帶濾波器，而且振蕩閾值低，從而解決的外調(diào)制器的帶寬、調(diào)制效率，窄帶濾波器帶寬、支持頻率以及放大器放大倍數(shù)對振蕩器振蕩頻率，調(diào)諧范圍的限制，具有集成度高，結構緊湊，穩(wěn)定性好，成本低，易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0007]為進一步說明本發(fā)明的具體技術特征，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明，其中:
[0008]圖1為一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器的結構框圖；
[0009]圖2放大反饋激光器的結構示意圖；
[0010]圖3為一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的雙環(huán)電振蕩器的結構框圖。
【具體實施方式】
[0011]請參閱圖1，本發(fā)明提供一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器，包括:
[0012]一放大反饋激光器(a)，該放大反饋激光器(a)為一種多段式半導體激光器，其結構如圖2所示，包括激光器區(qū)，相區(qū)和放大反饋區(qū)。該放大反饋激光器(a)用于產(chǎn)生雙縱模激射，同時通過調(diào)整放大反饋激光器的激光器區(qū)，相區(qū)和放大反饋區(qū)的注入電流來調(diào)節(jié)光電振蕩器的振蕩頻率，從而實現(xiàn)大范圍連續(xù)可調(diào)諧的高質(zhì)量微波信號輸出；
[0013]一光電探測器(b)，用于接收放大反饋激光器(a)產(chǎn)生的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號;
[0014]一微波放大器(C)，用于接收光電探測器(b)產(chǎn)生的電信號，并將其放大，使光電振蕩器系統(tǒng)的增益大于振蕩閾值，形成微波振蕩；
[0015]一微波功分器(d)，用于接收微波放大器(C)放大后的電信號，并按照預設功率比將部分電信號注入回放大反饋激光器(a)，對放大反饋激光器(a)進行直接調(diào)制，部分電信號輸出。
[0016]上述的光電振蕩器，其振蕩回路的長度可以通過在回路中放大反饋激光器(a)和光電探測器(b)之間加入一段單模光纖進行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)振蕩回路的長度，可以優(yōu)化回路的Q值，實現(xiàn)更高質(zhì)量的微波信號輸出。
[0017]請參閱圖3，一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的雙環(huán)電振蕩器的結構框圖，包括:
[0018]一放大反饋激光器(AFL)，該放大反饋激光器(AFL)為一種多段式半導體激光器，其結構如圖2所示，包括激光器區(qū)，相區(qū)和放大反饋區(qū)。該放大反饋激光器(AFL)用于產(chǎn)生雙縱模激射，同時通過調(diào)節(jié)放大反饋激光器(AFL)的激光器區(qū)，相區(qū)和放大反饋區(qū)的注入電流，可以大范圍連續(xù)調(diào)節(jié)放大反饋激光器(AFL)發(fā)射激光的雙模間距，從而調(diào)節(jié)光電振蕩器的振蕩頻率，進而實現(xiàn)大范圍連續(xù)可調(diào)諧的高質(zhì)量微波信號輸出；
[0019]一三端口光環(huán)形器(Circulator)，該三端口環(huán)形器(Circulator)的I端口用于接收光反饋回路I的光信號，2端口用于將接收到的反饋回路的光信號傳遞給放大反饋激光器(AFL)，并同時接收放大反饋激光器(AFL)產(chǎn)生的光信號，3端口用于將接收到的放大反饋激光器(AFL)產(chǎn)生的光信號送入光反饋回路I和光電振蕩回路2。該三端口環(huán)形器(b)保證光反饋回路I和光電振蕩回路2中的光信號只能按照上述方向單行傳輸；
[0020]一光耦合器(OC)，該光耦合器(OC)用于接受三端口光環(huán)形器(Circulator)的3端口輸出的光信號，并按照預設的功率比分為兩部分，一部分光功率送入光反饋回路1，另一部分光功率送入光電振蕩回路2 ；
[0021]—單模光纖(SMF1)，該單模光纖(SMF)接入光反饋回路I中，用于使光反饋回路I和光電振蕩回路2產(chǎn)生光程差，以實現(xiàn)邊模壓制效果。該單模光纖的長度從10米到10公里不等；
[0022]一可調(diào)光衰減器(VOA)，該可調(diào)光衰減器(VOA)用于控制光反饋回路I中注入回放大反饋激光器(AFL)的光功率，使放大反饋激光器(AFL)實現(xiàn)更好的注入鎖定效果；
[0023]一偏振控制器(PC)，該偏振控制器(PC)用于控制光反饋回路I注入回放大反饋激光器(AFL)的反饋信號的偏振狀態(tài)，進而使反饋信號的偏振狀態(tài)與放大反饋激光器(AFL)匹配，進而能夠?qū)崿F(xiàn)放大反饋激光器(AFL)的注入鎖定；
[0024]一單模光纖(SMF2)，該單模光纖(SMF)接入光電振蕩回路2中，用于使光反饋回路I和光電振蕩回路2產(chǎn)生光程差，以實現(xiàn)邊模壓制效果。該單模光纖的長度從10米到10公里不等；
[0025]一光電探測器(ro)，用于接收光耦合器(OC)送入光電振蕩回路2的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號；
[0026]一微波放大器(FA)，用于接收光電探測器(PD)產(chǎn)生的電信號，并將其按照預定的放大倍數(shù)進行放大，使整個光電振蕩器系統(tǒng)的微波增益大于振蕩閾值，形成微波振蕩；
[0027]一微波功分器(EC)，其端口 I用于接收微波放大器(FA)放大后的電信號，并按照預設功率比將部分電信號(端口 2)注入回放大反饋激光器(AFL)，對放大反饋激光器(a)進行直接調(diào)制，部分電信號(端口 3)輸出。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制。
[0028]盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器，包括: 一放大反饋激光器(a)，是集成了激光器區(qū)、相區(qū)和放大反饋區(qū)的三段式半導體雙模激光器，用于產(chǎn)生雙縱模激射，同時通過調(diào)整放大反饋激光器的激光器區(qū)，相區(qū)和放大反饋區(qū)的注入電流來調(diào)節(jié)光電振蕩器的振蕩頻率； 一光電探測器(b)，用于接收放大反饋激光器(a)產(chǎn)生的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號; 一微波放大器(C)，用于接收光電探測器(b)產(chǎn)生的電信號，并將其放大，使光電振蕩器系統(tǒng)的增益大于振蕩閾值； 一微波功分器(d)，用于接收微波放大器(C)放大后的電信號，并按照預設功率比將部分電信號注入回放大反饋激光器(a)，對放大反饋激光器(a)進行直接調(diào)制，部分電信號輸出。2.根據(jù)權利要求1所述的基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器，其振蕩回路的Q值可以通過在回路中放大反饋激光器(a)和光電探測器(b)之間加入一段單模光纖或采用高Q值光學諧振腔進行提升。3.根據(jù)權利要求1所述的基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器，其中所采用的放大反饋激光器(a)可以通過調(diào)節(jié)激光器區(qū)、相區(qū)和放大反饋區(qū)的注入電流，實現(xiàn)雙模間距大范圍可調(diào)諧的激光輸出。
【專利摘要】一種基于直接調(diào)制半導體雙模激光器的光電振蕩器，包括：一放大反饋激光器(a)，用于產(chǎn)生雙縱模激射；一光電探測器(b)，用于將放大反饋激光器(a)輸出的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；一微波放大器(c)，用于放大光電探測器(b)探測到的電信號；一微波功分器(d)，用于將部分電信號注入回放大反饋激光器(a)，部分電信號輸出；該光電振蕩器，采用放大反饋激光器(a)產(chǎn)生雙縱模，再通過光電探測器(b)將雙縱模混頻，轉(zhuǎn)化為微波電信號，該信號通過放大后注入回放大反饋激光器(a)，對其進行直接調(diào)制，形成自反饋振蕩系統(tǒng)，實現(xiàn)高質(zhì)量可調(diào)諧的微波輸出。
【IPC分類】H01S5/06
【公開號】CN104934853
【申請?zhí)枴緾N201510388712
【發(fā)明人】潘碧瑋, 陸丹, 趙玲娟, 張莉萌
【申請人】中國科學院半導體研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月6日