一种基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统
本发明涉及微波生成，尤其涉及一种基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统。
背景技术：
1、光生微波在现代通信和科学研究中具有至关重要的地位，融合了光学和微波技术的优势，被广泛用于无线通信、卫星通信、光学频率梳、精密测量以及无线电频谱分析等领域。其独特性能和灵活性使之成为现代通信系统和科学研究的基础，有望在未来继续推动技术创新和发展。
2、随着微波技术的发展，目前已经出现各种方法产生微波，主要包括：基于光学倍频生成微波，基于光学参量振荡生成微波，基于光电振荡器生成微波以及基于双波长混频生成微波。在使用光学倍频产生微波时，能产生非常高的微波频率，但是光学倍频技术通常需要高功率激光源，增加了系统的成本和复杂度，倍频过程的稳定性和重复性受环境因素的影响，需要额外的控制和稳定措施。在使用光学参量振荡产生微波时，能够覆盖非常宽的频率范围，但光学参量振荡技术中非线性光学晶体和光学腔的设计和制造复杂，系统成本较高。在使用光电振荡器产生微波时，其系统复杂度较高，启动时间较长，性能可能受到环境因素影响，需要额外的控制和稳定措施。虽然光电振荡器能够生成超低噪声的信号，但其频率调谐范围相对有限。双波长混频技术通过两个不同波长的激光器的频率差生成微波信号，具有非常广泛的频率覆盖范围。并且双波长混频技术通过调节激光器的波长可以实现频率的灵活调谐。这种灵活性使得其在动态频率配置的通信系统中具有重要优势。
3、然而，在目前所提出的双波长混频方法中仍面临一些挑战，如提高系统频率稳定性、降低噪声水平、实现更高效的混频过程以及降低整体系统成本和复杂度。所以目前亟需一种新的频率可调谐的低噪声光生微波源生成方法，可以在保持微波的频率稳定性和抑制相位噪声的同时，实现所需的频率调整。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、鉴于上述现有低噪声频率可调谐微波生成中存在的问题，提出了本发明。
3、因此，本发明目的是提供一种基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其目的在于通过上述提出的微波生成系统得到一个频率稳定且可调谐且低相位噪声的光生微波源。
4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，该光生微波源系统包括激光发生支路、中间支路和移频光注入锁定回路，其中，激光发生支路，包括产生激光的第一发生支路和第二发生支路；中间支路，包括与所述第一发生支路和第二发生支路输出端依次相连的第一光耦合器、光放大器、布里渊光纤腔和第二光耦合器；以及，移频光注入锁定回路，连接于所述第二光耦合器和激光发生支路之间。
5、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述布里渊光纤腔包括呈环形连接的第三光环形器、布里渊增益光纤、光隔离器、偏振控制器和第三光耦合器。
6、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述移频光注入锁定回路包括与第二光耦合器输出端依次相连的第一可调谐光滤波器和移频器。
7、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述第一发生支路包括第一分布式反馈激光器和与之相连的第一光环形器。
8、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述第二发生支路包括第二分布式反馈激光器和与之相连的第二光环形器；所述第一光环形器和第二光环形器的输出端均与所述第一光耦合器的输入端相连；所述移频器分别独立与所述第一光环形器和第二光环形器相连。
9、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述第二发生支路包括第二分布式反馈激光器，所述第一光环形器和第二分布式反馈激光器的输出端均与所述第一光耦合器的输入端相连；所述电光调制器与第一光环形器相连；所述第一分布式反馈激光器和第二分布式反馈激光器之间通过同步锁定支路相连。
10、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述同步锁定支路包括依次连接的电光调制器、第二可调谐光滤波器和第四光环形器。
11、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述还包括输出支路，其包括依次连接于所述第二光耦合器输出端的输出耦合器和光电探测器。
12、作为本发明所述基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统的一种优选方案，其中：所述第一分布式反馈激光器和第二分布式反馈激光器均为可调谐单频激光器。
13、本发明的有益效果：
14、1、本发明中通过两束相位锁定的连续激光在布里渊增益介质中发生受激布里渊散射效应，从而在布里渊光纤腔中引入布里渊增益，产生与连续光传输方向相反的布里渊激光，由于腔谐振处损耗最小，产生的腔内布里渊激光频率自然位于腔谐振处，利用移频光注入锁定后的布里渊激光通过光电探测器产生低噪声的微波源。
15、2、本发明中通过移频光注入锁定、调制边带光注入锁定和受激布里渊散射效应，抑制光学频率梳梳齿的模式跳变，有效降低光生微波源的相位噪声。并且通过电光调制器改变注入另一个分布式反馈激光器的频率，改变另一个分布式反馈激光器的波长，使用调制边带光注入锁定激光器的波长，从而可以自由改变光生微波源的频率。
技术特征：
1.一种基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：包括，
2.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：所述布里渊光纤腔(203)包括呈环形连接的第三光环形器(203a)、布里渊增益光纤(203b)、光隔离器(203c)、偏振控制器(203d)和第三光耦合器(203e)。
3.根据权利要求2所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：所述移频光注入锁定回路(300)包括与第二光耦合器(204)输出端依次相连的第一可调谐光滤波器(301)和移频器(302)。
4.根据权利要求3所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：所述第一发生支路(101)包括第一分布式反馈激光器(101a)和与之相连的第一光环形器(101b)。
5.根据权利要求4所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：所述第二发生支路(102)包括第二分布式反馈激光器(102a)和与之相连的第二光环形器(102b)；
6.根据权利要求4所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：所述第二发生支路(102)包括第二分布式反馈激光器(102a)，所述第一光环形器(101b)和第二分布式反馈激光器(102a)的输出端均与所述第一光耦合器(201)的输入端相连；
7.根据权利要求6所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：所述同步锁定支路(400)包括依次连接的电光调制器(401)、第二可调谐光滤波器(402)和第四光环形器(403)。
8.根据权利要求1～7任一所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：还包括，输出支路(500)，其包括依次连接于所述第二光耦合器(204)输出端的输出耦合器(501)和光电探测器(502)。
9.根据权利要求5或6所述的基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，其特征在于：所述第一分布式反馈激光器(101a)和第二分布式反馈激光器(102a)均为可调谐单频激光器。
技术总结
本发明涉及微波生成技术领域，公开了一种基于布里渊光纤腔的低噪声频率可调光生微波源系统，该光生微波源系统包括，激光发生支路，包括产生激光的第一发生支路和第二发生支路；中间支路，包括与第一发生支路和第二发生支路输出端依次相连的第一光耦合器、光放大器、布里渊光纤腔和第二光耦合器；移频光注入锁定回路，连接于第二光耦合器和激光发生支路之间；本发明中通过两束相位锁定连续激光在布里渊增益介质中发生受激布里渊散射效应，从而在布里渊光纤腔中引入布里渊增益，产生与连续光传输方向相反的布里渊激光，由于腔谐振处损耗最小，产生的腔内布里渊激光频率自然位于腔谐振处，利用移频光注入锁定后的布里渊激光产生低噪声的微波源。
技术研发人员：包华龙,罗晓洁,张哲馨,王家璇,徐银
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23