基于受激布里渊散射的二倍频光电振荡器

为了打破器件带宽限制,提高光电振荡器(optoelectronic oscillator, OEO)的频率范围,设计了一种基于受激布里渊散射的二倍频光电振荡器。系统并联了相位调制器(phase modulator, PM)和双平行马赫曾德尔调制器(dual parallel Mach Zender modulator, DP-MZM),利用受激布里渊散射效应(stimulated Brillouin scattering,SBS)实现相位调制器的相位转幅度调制;打破±1阶边带平衡,利用光电探测器(photodetector, PD)拍频得到基频10 GHz信号;驱动DP-MZM,使其工作在最小传输点,实现载波抑制双边带调制(double side band with suppressed carrier, DSB-SC)产生二倍频20 GHz信号。实验结果显示,所设计的振荡器在OEO环路中基频信号为10 GHz的情况下,产生了20 GHz的二倍频信号,通过分析其边模抑制比性能、频率功率稳定性及相位噪声对系统性能进行验证。

基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中,相位调制器串联光波导谐振腔,取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感,调节激光器改变输出光的波长,不仅可以调制光的强度,还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时,产生很强的延时特性,可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5cm、宽21cm、高7cm.实验中,改变0.1pm的光子波长,能够产生步长为12.535.5 MHz的调谐,调谐范围达2 GHz,且系统能够产生10 GHz的微波信号,在中心频率为10 GHz处其相位噪声为-109.7dBc/Hz@10kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.

一种基于半导体光放大器的Ku波段可调谐光电振荡器

基于半导体光放大器(SOA)的非线性偏振旋转效应,提出了一种可调谐双环路光电振荡器(OEO),并从理论上分析了这种设计的基本原理。实验测得了振荡频率为12.978 GHz的微波信号的频谱图和相位噪声图,并且在Ku波段通过直接调节SOA注入电流得到调谐范围为40 MHz,调谐步长约为2 MHz的微波信号输出。在整个调谐范围内,输出微波信号的相位噪声在偏离中心频率10 kHz处低于-75 dBc/Hz。

基于激光外调制的频率可调谐光电振荡器

为了实现光电振荡器(OEO)输出频率的可调谐,提出了一种基于外调制激光的频率可调谐光电振荡器。此方案在单环OEO的基础上增加一个由微波滤波器、电衰减器、电放大器和电移相器构成的电增益选频腔,通过调节电移相器的偏置电压可以等效改变电选频腔的腔长,从而改变其输出微波信号的频率;同时调节光延时线来改变光电振荡器的起振模式,通过电增益选频腔信号与光电振荡器自由振荡信号的电注入锁定,即可实现频率可调谐的光电振荡器,其输出信号的频率由锁定OEO模式的电增益选频腔决定。实验结果表明,本方案产生了频率调谐范围为10.05 GHz^10.09 GHz、调谐步长为400 kHz的输出信号,频率在40 MHz的范围内连续可调谐。在输出频率为10.0519 GHz时,其边模抑制比为60 dB,相位噪声为-115 dBc/Hz@10 kHz。该方案结构简单,既保留了单环OEO低相位噪声的优势,又能有效抑制边模,为实现频率可调谐OEO提供了一种新的方法。

单环光电振荡器的频率调谐特性分析

研究单环光电振荡器的关键器件参数对输出射频频率的影响情况。理论分析和实验测试表明,改变激光波长可以线性地改变工作频率,波长减小30 nm,则输出频率降低730 kHz;改变调制器的直流偏置电压可以对频率进行跳频调谐,调谐范围约为0.8 MHz,且在最大、最小偏置点处为模式竞争状态;采用540°的微波移相器对输出频率进行调谐时,若环路中光纤长度为110 m,频率调谐范围达到2.6 MHz。在实际应用中可根据需求选用不同的调谐参数,实现对输出射频频率的高精度控制。

基于色散效应双抽头微波光子滤波器的可调谐光电振荡器

本文提出一种利用色散效应双抽头微波光子滤波器(MPF)实现频率可调谐的光电振荡器(OEO)。其设计重点来源于电耦合器、光耦合器、可变相移器(VPS)、双驱动Mach-Zehnder调制器(DDMZM)及啁啾光栅联合运行形成的双抽头MPF,对应的中心频率是关于光源波长和VPS相位的函数。将该MPF融合于OEO后,利用其进行振荡模式的筛选,能有效抑制边摸。理论分析和仿真结果表明,通过调节VPS相位可实现OEO振荡频率的宽带调谐功能。

利用光电振荡器实现10Gbit/s NRZ码时钟的直接提取和码型转换

本文所研究的光电振荡器（OEO）是一种高速光电混合环路,其振荡频率可以被锁定于外界信号的数据率.本文利用OEO首次实现10Git/s的非归零码（NRZ）时钟提取,获得了时间抖动小于0.4ps的时钟信号,测得OEO的注人锁定频率范围可达800kHz.实验中发现OEO中凋制器的偏置电压对OEO的注入锁定范围有很大影响.合理控制OEO的工作条件,在进行时钟提取的同时,还可以实现NRZ码到RZ（归零）码的码型转化.将转换后的RZ码进行了160km传输,结果证明这种码型适合传输,该实验说明OEO可以用作不同码型光网络中间的码型转化节点.

基于波长双环路结构的新型光电振荡器的研究

提出了一种新型的基于波长双环路结构的光电振荡器方案.在此方案中,利用两个激光器产生两束波长不同的连续光,分别通过两段长度不同的光纤构成双环路结构,利用光学游标效应可以获得单一的起振模式.通过理论分析可知,不同波长的两束光载波在耦合时,几乎不会产生随机拍噪声.实验中,获得了X波段(8—12 GHz)内频率可调谐的高质量微波信号.通过测量,信号的边模抑制比达到60 d B,相位噪声为-132.6d Bc/Hz@10 k Hz.同时,利用锁相环技术,通过光纤拉伸器有效补偿系统的腔长漂移,因此振荡频率的稳定性得到极大改善.系统的频率漂移在2 h内小于±84.3 m Hz.另外,测得的微波线宽为5.3 m Hz,Q值在1012量级,具有很高的谱纯度.

基于锁相环的光电振荡器频率稳定化研究

通过构建小数分频锁相环,将一个工作于X波段的OEO(OptoElectronic Oscillator,光电振荡器)与OCXO(Oven-Controlled Crystal Oscillator,恒温晶体振荡器)进行锁相,得到了输出信号相位噪声和长期频率稳定度的提升。从PLL(Phase-Locked Loop,锁相环)环路传输特性出发,理论分析了PLL输出信号环路带宽内相位噪声水平和作用范围。为降低OEO整体的相位噪声,采用SIL(Self-Injection-Locking,自注入锁定)使OEO在10Hz^10kHz频偏处的相位噪声得到20dB以上的抑制。在此基础上将此SIL OEO与一个频率为100 MHz的OCXO锁相,获得了频率为9.95GHz、相位噪声为-55dBc/Hz@10Hz和-124dBc/Hz@10kHz的微波信号输出,其频率的重叠阿伦方差在100s平均时间内达到1.14×10^(-11),证明了提出的方案对提升OEO频率稳定性具有一定的实际意义。

光电振荡器

依托微波光子学的发展,光电振荡器采用光电反馈环路技术,将激光能量转换为微波信号能量,摆脱了传统微波振荡器随频率升高相噪性能会降低的限制,能以光、电两种形式输出稳定的低噪声信号,成为一种新型的高质量微波信号源。光电振荡器不仅具有一定的可调谐性能,而且能够产生频率从几GHz到上百GHz、Q值高达1010的电信号,具有广阔的应用前景,受到了广泛的关注。文章阐述了光电振荡器的研究现状,对光电振荡器的相位噪声、边模抑制、频率稳定性、频率可调谐性、高频输出、集成化等方面进行简要概括。

一种新型高性能微波振荡器—光电振荡器

文章主要介绍一种基于微波光子技术的新型微波振荡器——光电振荡器。光电振荡器采用低损耗的长光纤或高Q光谐振器作为储能单元,可产生数MHz至上百GHz的微波或毫米波信号,产生信号的相位噪声低至-163d Bc/Hz@10k Hz,并具有光电两种输出,是一种非常理想的高性能微波振荡器。文章阐述了光电振荡器的工作原理和特性,评述并讨论了光电振荡器的发展现状及实用化的难点,展望了光电振荡器可能的发展趋势。

宇称-时间对称光电振荡器技术研究进展

随着微波技术的不断进步,提升本振信号源的频率稳定度及相位噪声指标的需求尤为迫切。光电振荡器技术因具备极低的相位噪声以及良好的频率拓展性吸引了研究人员的广泛关注。但光电振荡器内部的长距离光纤大量增加了输出信号的边带,如何解决单模输出与相位噪声之间的矛盾成了光电振荡器领域研究的热点。宇称-时间对称方法在保证输出信号相位噪声的前提下可极大地优化输出信号的边带抑制,受到国内外研究团队的广泛关注。文章在对宇称-时间对称光电振荡器的工作原理和特性进行阐述和分析的基础上,对国内外研究团队设计的宇称-时间对称光电振荡器结构和方案进行了总结,分析比较了各种方案的基本原理及性能指标,讨论了宇称-时间对称光电振荡器技术的未来发展方向。

光电振荡器相位噪声分析及杂散抑制的可行性研究

介绍了一种光电振荡器的基本组成。给出了几种不同条件下相位噪声的仿真结果。并对系统的杂散抑制比进行了研究。

一种新型太赫兹波参量振荡器调谐技术的研究

本刊讯 武汉光电国家实验室太赫兹光电子学研究团队孙博博士从理论上提出了一种通过连续改变泵浦光波长来实现TPO调谐输出的技术，称之为泵浦波长调谐技术。该调谐技术基本原理为：当泵浦光与振荡的Stokes光之间的相位匹配角为某一固定值时，由于不同波长的泵浦光在非线性晶体中的折射率大小不同，从而会导致三波互作用的非共线相位匹配条件发生改变，此时三波的相位匹配曲线与晶格振动模的电磁耦子色散曲线的相对关系亦将发生变化。

基于受激布里渊散射的可调谐稳定光电振荡器

如何获得频率高、相位噪声低和稳定性高的微波信号一直都是微波光子学领域的研究热点。基于此,提出一种基于受激布里渊散射(SBS)的可调谐光电振荡器(OEO)。实验中光载波和泵浦光来自同一可调谐激光器,利用泵浦光的SBS对光载波的相位调制边带进行放大,通过改变可调谐激光器的输出波长使布里渊频移量发生变化,从而实现输出微波信号的可调谐。实验结果表明,所设计的OEO可以实现频率范围为10.13~10.65 GHz的信号输出,可调谐范围为520 MHz。结构中仅使用了一个相位调制器,无偏压输入器件的引入,这使得所设计的OEO稳定性较高。在20 min内频率漂移小于1 MHz,功率变化小于1.15 dB。

基于光电振荡环路的三分之四倍频系统

本文提出一种基于光电振荡环路的三分之四倍频系统,实现8.7GHz信号三分之四倍频,产生11.6GHz的倍频输出信号,10kHz频偏处相位噪声差2.9dB,与理论预期的2.5dB基本相符;同时实现了11.2-11.8GHz步进为0.2GHz的频率可调谐。

基于可调谐真相移的可调谐光电振荡器

提出一种基于真相移(TPS)实现可调谐光电振荡器(OEO)的方案。只需通过调谐Mach-Zehnder调制器(MZM)的偏置电压,就可以实现可谐滤波器的频谱响应的改变,即可实现TPS滤波器。其中,两个抽头的可调谐滤波器是由双光源、双调制器以及叠印光栅来实现。OEO的输出频率由二抽头可调谐滤波器的峰值频率决定,而滤波器可调谐,这样就可以实现输出OEO的输出频率可调。仿真结果表明,输出频率可以实现5～10GHz宽带宽可调谐。

基于非线性色散补偿光栅的可调谐光电振荡器

为实现光电振荡器(OEO)输出频率的连续可调,提出一种新型的基于非线性色散补偿光栅(FBG)实现可调谐OEO方案。本文方案不需要电滤波器,且振荡频率随着光源的波长变化而变化。其中,三阶色散补偿FBG可以采用FBG重构算法设计。当光源波长从1 550.6nm变化到1 551.4nm时,相应的色散为340～1 460ps/nm,输出频率的调谐范围为6.5～13.5GHz,实现了振荡频率的大范围可调谐。

基于载波相移双边带调制的可调谐光电振荡器

设计了一种利用载波相移双边带调制(CPS-DSB)系统实现宽带频率可调谐的光电振荡器(OEO)。其中CPS-DSB系统由3dB耦合器、π偏置Mach-Zehnder调制器(MZM)及可变移相器(VPS)组成,并与线性啁啾光纤Bragg光栅(LCFBG)完成可调谐微波光子滤波器(MPF)的功能。通过调整VPS的相位可完成MPF中心频率的调谐,进而实现OEO振荡频率的调谐功能。理论分析和仿真实验表明,通过调谐VPS的相位可实现振荡频率大范围调谐。

重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源的研究

提出了一种新型的基于光电振荡器的重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源.光电振荡器系统可以产生超低相位噪声的微波信号;被该信号调制的直调光经过两次相位调制之后,使光脉冲的啁啾增强;再通过一段色散补偿光纤,光脉冲被进一步压窄.实验中使用YIG可调滤波器,可以得到8—12 GHz内步进为200 MHz的可调谐微波信号,因此光脉冲的重复频率具有可调谐性.当微波信号即脉冲重复频率为9.6 GHz时,测得脉冲宽度为3.7 ps,相位噪声为-130.1 dBc/Hz@10 kHz.由此得出光脉冲的瞬时抖动为60.1 fs(100 Hz—1 MHz),因此该方案产生的光窄脉冲源具有超低的抖动.