光电振荡器工作模式分析系统及方法

本公开涉及微波光子学，尤其涉及一种光电振荡器工作模式分析系统及方法。

背景技术：

1、微波作为信息的重要载体，近些年来被广泛应用于雷达、通信、传感等领域，光电振荡器(oeo)是微波光子学领域中产生高质量微波信号的杰出代表性技术之一，借助低损耗或高品质因数的储能元件，光电振荡器可产生具有极低相位噪声的微波信号。

2、光电振荡器近年来被广泛研究，为了得到更高质量的微波信号，出现了耦合式光电振荡器、双环光电振荡器、注入锁定光电振荡器等多种光电振荡器。为了研究光电振荡器腔内的物理演化过程，描述腔内的振荡模式，不同的理论模型被陆续提出，例如yao–maleki模型可以描述分析光电振荡器的稳态单模振荡。但是现有的模型只能针对某一种特殊的振荡模式进行分析，无法涵盖光电振荡器的全部工作模式，并且缺乏工程实验上的模式分析系统。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种光电振荡器工作模式分析系统及方法，用于至少部分解决上述技术问题之一。

2、本公开实施例提供的光电振荡器工作模式分析系统，包括：激光模块，用于产生光载波信号；非线性光学模块，与激光模块连接，用于对光载波信号进行处理，输出第一光信号；光电转换模块，与非线性光学模块连接，用于接受第一光信号并将第一光信号转换为微波信号；非线性电学模块，分别与光电转换模块和非线性光学模块连接，用于对微波信号进行非线性处理得到微波反馈信号，并将微波反馈信号反馈至非线性光学模块；非线性观测模块，用于测量系统的非线性特性。

3、可选地，该系统还包括：外部信号注入模块，与非线性电学模块的输入端相连，用于向非线性电学模块中注入外部信号。

4、可选地，非线性光学模块包括：光学信号处理单元，用于对接收到的光载波信号施加光学非线性效应；光放大单元，用于对非线性处理后的光载波信号进行放大。

5、可选地，非线性光学模块还包括：第一输入端口、第二输入端口以及第一输出端口，其中，第一输入端口与激光模块相连接，用于接收光载波信号；第二输入端口与非线性电学模块相连接，用于接收微波反馈信号。

6、可选地，非线性电学模块包括：电学信号处理单元，用于对接收到的微波信号施加电学非线性效应；电放大单元，用于对非线性处理后的微波信号进行放大。

7、可选地，非线性电学模块还包括：第三输入端口以及第二输出端口，其中，第三输入端口用于接收微波信号和/或外部信号，第二输出端口与第二输入端口连接，用于输出微波反馈信号。

8、可选地，非线性观测模块包括第一观测模块和第二观测模块，第一观测模块，与光电转换器模块连接，用于观测微波信号；第二观测模块，与非线性电学模块连接，用于观测微波反馈信号。

9、可选地，激光模块产生的光载波信号符合非线性光学模块和光电转换模块的特性。

10、本公开的第二方面提供了一种光电振荡器工作模式分析方法，应用于上述光电振荡器工作模式分析系统，该分析方法包括：基于非线性观测模块采集到的数据确定输入输出曲线；对输入输出曲线进行非线性分析，得到非线性特性曲线；其中，非线性特性曲线包括光学非线性特性曲线和电学非线性特性曲线；对非线性特性曲线进行归一化处理，并基于处理后的非线性特性曲线确定光电振荡器的工作模式。

11、可选地，基于处理后的非线性特性曲线确定光电振荡器的工作模式，包括：对归一化后的非线性特性曲线进行迭代计算，得到迭代演化图；以及对归一化后的非线性特性曲线进行交点性质分析，确定光电振荡器的工作模式。

技术特征：

1.一种光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述系统还包括：

3.根据权利要求1所述的光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述非线性光学模块包括：

4.根据权利要求3所述的光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述非线性光学模块还包括：

5.根据权利要求1所述的光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述非线性电学模块包括：

6.根据权利要求5所述的光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述非线性电学模块还包括：

7.根据权利要求1所述的光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述非线性观测模块包括第一观测模块（6）和第二观测模块（7），

8.根据权利要求1所述的光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述激光模块产生的光载波信号符合所述非线性光学模块和所述光电转换模块的特性。

9.一种光电振荡器工作模式分析方法，应用于上述光电振荡器工作模式分析系统，其特征在于，所述分析方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于处理后的非线性特性曲线确定光电振荡器的工作模式，包括：

技术总结
本公开提供了一种光电振荡器工作模式分析系统及方法，应用于微波光子学技术领域，该系统包括：激光模块，用于产生光载波信号；非线性光学模块，与激光模块连接，用于对光载波信号进行处理，输出第一光信号；光电转换模块，与非线性光学模块连接，用于接受第一光信号并将第一光信号转换为微波信号；非线性电学模块，分别与光电转换模块和非线性光学模块连接，用于对微波信号进行非线性处理得到微波反馈信号，并将微波反馈信号反馈至非线性光学模块；非线性观测模块，用于测量系统的非线性特性。

技术研发人员：李明,李真同,石暖暖,肖晔,任晏伯,胡哲文,魏苗苗,祝宁华
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23