引用本文:
胡总华,聂奎营,阮毅,等:基于光纤光栅Sagnac环的可调谐光电振荡器[J]. 光通信技术,2019,43(6):17-20.
胡总华,聂奎营,阮 毅,许江勇,王文龙
(兴义民族师范学院 物理与工程技术学院,贵州 兴义 562400)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了有效解决光电振荡器频率调谐范围小的问题,提出了一种借助于宽带光源、臂长差可调谐的光纤光栅Sagnac环和一段色散光纤,在光电振荡器回路中构建一个频率可调谐的微波光子滤波器,实现光电振荡器输出频率大范围调谐的设计方案。光纤光栅Sagnac环的臂长差在0.50~8.28mm范围内变化,当最小变化步长为0.01mm时,该结构光电振荡器能够实现0.9915~16.4190GHz频率范围内的单一频率微波信号输出,频率调谐步长为19.8MHz,边模抑制比达到20dB。
关键词:光电振荡器;光纤光栅;Sagnac环;自由频谱范围;色散光纤
中图分类号:TN929.1 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)06-0017-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.06.005
0 引言
光电振荡器是一种将激光能量转变成微波信号能量的新型微波信号发生装置,它是利用光纤的低损耗、高储能特性配合有源光器件构成正反馈回路,使回路中有源器件产生的某一频率噪声信号满足振荡条件,形成稳定的微波信号输出,是一种高质量的微波信号源。由于光电振荡器产生的微波信号具有频谱纯度高、相位噪声低等优点,在射频载波通信、军用雷达、星间链路和宽带无线通信系统等领域得到了广泛的应用。近年来,光电振荡器的可调谐性引起了广大科研工作者的兴趣。传统的光电振荡器采用中心频率固定的电滤波器或微波光子滤波器实现振荡模式的选择,限制了光电振荡器输出频率的可调谐性。2002年,Stéphane 等人提出通过改变振荡回路中的色散光纤和模式间隔达到频率调谐的目的[1],但调谐的范围小,需要更换光纤,实现困难。Liu等人采用2个级联的光纤环实现振荡器模式的选择,通过重构光纤环的长度实现频率调谐[2],不利于实现光电振荡器输出频率的连续性调谐。Jiang等人采用一个多波长的光纤激光器[3],利用色散元件的色散效应和光电调制器构成了中心频率可调的微波光子滤波器,实现了频率从6.88~12.79GHz(步长为0.129GHz)的调谐,但调谐范围有限,限制了其应用范围。Liu等人通过构建一个色散引起的微波光子带通滤波器[4],实现了光电振荡器频率从4.078~13.050GHz的调谐,但该结构光电振荡器回路中微波振荡模式间隔是固定的,影响其调谐步长。
针对这些问题,本文利用光纤光栅Sagnac环切割宽带激光光谱,借助于可调谐光纤延迟线(OVDL),调节光纤光栅Sagnac环的臂长差,产生波长间隔均匀且可调的多波长激光束,联合光电调制器和色散光纤构成一个中心频率可调的FIR滤波器,实现对光电振荡器振荡模式的选择。
3 结束语
本文提出了一种基于光纤光栅Sagnac环的可调谐光电振荡器设计方案。利用光纤光栅Sagnac环切割宽带光源,借助于OVDL,调整光纤光栅Sagnac环的臂长差,产生波长间隔均匀且可调的多波长激光束,电光调制器和长距离色散光纤构成可调谐FIR滤波器,用于光电振荡器振荡模式的选择,无需使用价格昂贵的电可调谐滤波器。当光纤光栅Sagnac环的臂长差在0.50~8.28mm范围内变化,OVDL的最小变化步长为0.01mm时,能够实现0.9915~16.4190GHz频率范围内的单一频率微波信号输出,频率调谐步长为19.8MHz,边模抑制比达到20dB。