基于光电振荡器的低相噪窄线宽激光信号产生装置及方法

allin2025-08-05  36


本发明涉及光通信领域,具体地涉及一种基于光电振荡器的低相噪窄线宽激光信号产生装置及方法。


背景技术:

1、激光器是光电子领域中最重要的器件之一,广泛应用于通信、导航、测距、工业加工等领域。然而,激光器的相位噪声和频率稳定性一直是制约其应用的关键因素。相位噪声高会导致信号失真,频率漂移会影响系统的精度和稳定性。为了解决这一问题,研究人员开发了各种低相噪窄线宽激光器技术。其中包括利用光学反馈、光注入、反馈控制等方法来抑制相位噪声,以及采用温度调控、电流调制等手段来实现频率稳定。此外,微腔、光纤环腔等新型谐振腔结构的应用,也在一定程度上改善了激光器的性能。这些技术的发展为实现高稳定性、高信噪比的激光器奠定了基础。

2、针对现有技术的局限性,本发明提出了一种新型的基于光电振荡器的激光产生方法及装置,通过光电振荡器技术,实现了更窄的线宽更低的相噪,更高的频率稳定度。


技术实现思路

1、鉴于上述问题,本发明提供了一种基于光电振荡器的低相噪窄线宽激光信号产生装置及方法。

2、根据本发明的第一个方面,提供了一种基于光电振荡器的低相噪窄线宽激光生成装置,包括:

3、本振激光器,用于输出激光信号;

4、光相位调制器,用于将微波信号调制到所述激光信号上,输出相位调制光信号;

5、光滤波器,包括一透射滤波端口和一凹陷滤波端口,所述透射滤波端口用于输出第一光信号,所述凹陷滤波端口用于输出强度调制光信号;

6、光电探测器,用于对所述强度调制光信号进行探测,输出射频信号;

7、所述光相位调制器,还用于将所述射频信号作为所述微波信号调制到所述激光信号上,输出所述相位调制光信号。

8、根据本发明的实施例,所述激光信号产生装置还包括:

9、射频功分器,用于对所述射频信号进行功分,输出至少两个所述射频信号。

10、根据本发明的实施例,所述光滤波器为法布里-珀罗腔、光学微腔、光学微盘、光学微球、光纤环、光栅、光纤光栅、光学微盘中的任意之一。

11、根据本发明的实施例,所述激光信号产生装置还包括光耦合器:

12、所述光耦合器,用于对所述激光信号进行分路输出,输出两路所述激光信号,两路所述激光信号中的一路所述激光信号输出给所述光相位调制器。

13、根据本发明的实施例,所述激光信号产生装置射频功率放大器:

14、所述射频功率放大器,用于对至少两个所述射频信号中的一个进行功率放大,输出功率放大射频信号。

15、根据本发明的实施例,所述激光信号产生装置还包括声光移频器:

16、所述声光移频器,用于对两路所述激光信号中的另一路所述激光信号和所述至少两个所述射频信号中的一个射频信号进行频移,输出中心角频率与所述光滤波器相同的信号。

17、根据本发明的实施例,所述激光信号产生装置还包括:

18、射频放大器,用于对所述射频信号进行放大。

19、本发明的第二方面提供了一种激光信号生成方法,包括:

20、利用本振激光器输出激光信号;

21、利用光相位调制器将微波信号调制到所述激光信号上,输出相位调制光信号;

22、利用光滤波器对所述相位调制光信号进行滤波,输出第一光信号和强度调制光信号,所述光滤波器包括一透射滤波端口和一凹陷滤波端口,所述透射滤波端口输出所述第一光信号,所述凹陷滤波端口输出所述强度调制光信号;

23、利用光电探测器对所述强度调制光信号进行拍频,输出射频信号;

24、利用所述光相位调制器将所述射频信号作为所述微波信号调制到所述激光信号上,输出所述相位调制光信号。

25、本发明实施例一种基于光电振荡器的低相噪窄线宽激光信号产生装置及方法,至少具有以下技术效果:

26、(1)本发明可以不依赖于光域上增益,可有效避免驱动电路和电源噪声的,以及其他光上非线性效应对生成激光信号的影响;

27、(2)虽然用到了本振激光器,但本振激光器的噪声受到了极大抑制,使得新产生的激光噪声几乎不受限于本振激光,可以获得低相噪、窄线宽的激光信号;

28、(3)本发明提供的低相噪激光生成方法,可以用于分立器件系统或者集成光电系统,同时可以基于不同类型的光学滤波器实现本发明;

29、(4)本发明中低相噪窄线宽的激光产生振荡是自发的过程,不需要像注入锁定等其他外腔激光器方案那样需要精确调谐本振激光器以对齐外腔谐振峰。



技术特征:

1.一种基于光电振荡器的激光信号产生装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的激光信号产生装置,其特征在于,所述的激光信号产生装置还包括:

3.根据权利要求1所述的激光信号产生装置,其特征在于,所述光滤波器为法布里-珀罗腔、光学微腔、光学微盘、光学微球、光纤环、光栅、光纤光栅、光学微盘中的任意之一。

4.根据权利要求1所述的激光信号产生装置,其特征在于,所述激光信号产生装置还包括光耦合器;

5.根据权利要求1所述的激光信号产生装置,其特征在于,所述激光信号产生装置还包括射频功率放大器;

6.根据权利要求5所述的激光信号产生装置,其特征在于,所述激光信号产生装置还包括声光移频器;

7.根据权利要求1至6任意一项所述的激光信号产生装置,其特征在于,所述的激光信号产生装置还包括:

8.一种激光信号生成方法,其特征在于,包括:


技术总结
本发明提供了一种基于光电振荡器的低相噪窄线宽激光信号产生装置,可以应用于光通信技术领域。该激光信号产生装置包括:本振激光器用于输出激光信号;相位调制器用于将微波信号调制到激光信号上,输出相位调制光信号;光滤波器用于对相位调制光信号进行滤波,输出第一光信号和强度调制光信号;光电探测器用于对该强度调制的光信号进行探测,输出射频信号;该射频信号通过光相位调制器调制到激光信号上,输出相位调制光信号。本发明还提供了一种基于光电振荡器的低相噪窄线宽激光信号产生方法,可产生低相噪窄线宽的激光信号。

技术研发人员:李明,岑启壮,官山宏,戴一堂
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:2024/10/31
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