一种光生微波装置的制作方法

1.本文件涉及微波技术领域，尤其涉及一种光生微波装置。


背景技术：

2.低相噪、高稳定度的微波频率源被广泛的应用于雷达、通信、航空航天、计量及基础物理研究等领域。目前，获得微波源的方式主要有：一、传统通过标准晶振(5mhz或10mhz)倍频的方式获得。二、通过设计介质振荡器(dro)的谐振频率，配合外围电路获得。和上述两种传统方式相比，基于光电转换的微波信号产生技术具有低相位噪声、高短期频率稳定度的优势，且结构紧凑、连续工作时间长，应用范围较广。
3.光生微波装置主要包括激光组件、光储能组件、调制解调组件。其中，光储能组件通常使用光纤或微纳结构，采用光纤具有结构简单、但易受环境温度、应力等影响的特点，而采用微纳结构加工及耦合调节较为复杂。
4.针对光生微波装置的应用需求，提高其相位噪声、短期频率稳定度指标，简化结构是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本说明书提供了一种光生微波装置，用以解决现有技术产生的微波信号相位噪声高、短期频率稳定度低的问题，该装置包括激光器锁定环路和光振荡环路；
6.所述激光器锁定环路包括：双波长激光器、光耦合器、第一光电探测器、分路单元和回控装置；
7.所述双波长激光器的输出端与所述光耦合器的输入端连接；所述光耦合器的第一输出端与所述第一光电探测器的输入端连接；所述第一光电探测器的输出端与所述分路单元的输入端连接；所述分路单元的第一输出端与所述回控装置的第一输入端连接；所述分路单元的第三输出端用于输出所述光生微波装置的最终生成的微波信号；所述回控装置的输出端与所述双波长激光器的输入端连接；所述回控装置用于对所述波长激光器反馈控制；
8.所述光振荡环路的输入端与所述光耦合器的第二输出端、与所述分路单元的第二输出端、与所述混频器的第二输入端连接；所述光振荡环路，用于结合激光信号对微波信号进行调制、解调。
9.在一些优选的实施方式中，所述回控装置包括混频器和控制单元；所述混频器的输出端与所述控制单元的输入端连接；所述控制单元的输出端与所述双波长激光器的输入端连接。
10.在一些优选的实施方式中，所述分路单元的第一输出端用于输出第一微波信号；所述分路单元的第二输出端用于输出第二微波信号。
11.在一些优选的实施方式中，所述光振荡环路包括：滤光单元、调制单元、光纤处理装置和第二光电探测器；所述光耦合器的第二输出端与所述滤光单元的输入端连接；所述
滤光单元的输出端与所述调制单元的第一输入端连接；所述第二光电探测器的输出端与所述混频器的第二输入端连接；所述分路单元的第二输出端与所述调制单元连接；
12.所述滤光单元，用于提取设定波长的激光信号；
13.所述调制单元，用于将所述第二微波信号调制在所述设定波长的激光信号上，产生调制激光信号；
14.所述光纤处理装置，用于传输所述调制激光信号及调整光纤长度；
15.所述第二光电探测器，用于解调所述调制激光信号。
16.在一些优选的实施方式中，所述光纤处理装置包括光纤和光纤长度控制器；
17.所述调制单元的输出端与所述光纤的输入端连接；所述光纤的输出端与所述光纤长度控制单元的输入端连接；所述光纤长度控制单元的输出端与所述第二光电探测器的输入端连接。
18.在一些优选的实施方式中，所述光纤包括单模光纤。
19.在一些优选的实施方式中，所述第一光电探测器的输出频率、所述第二光电探测器的输出频率、所述分路单元的工作频率、所述混频器的工作频率覆盖所述双波长激光器发射的两束激光的频差所在的波段。
20.在一些优选的实施方式中，所述分路单元为微波定向耦合器、微波功分器或微波分路器。
21.在一些优选的实施方式中，所述控制单元为锁相放大器或pid。
22.在一些优选的实施方式中，所述滤光单元为波分复用器或滤光片。
23.本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
24.本发明可以有效降低产生的微波信号的相位噪声、提高短期频率稳定度以及简化装置结构。
25.本发明通过将双波长激光器输出的两束光进行光电转换，得到的微波信号作为调制信号调制到双波长激光器输出的一束激光上，并耦合进光纤，光纤作为储能组件，解调微波信号，并对双波长激光器进行反馈控制，从而获得高指标微波信号。本发明与传统的光生微波技术相比，利用双波长激光器，无需额外微波调制信号，结构简单，且具有相位噪声优异的特点。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
27.图1为本说明书一实施例提供的一种光生微波装置的结构示意图；
28.附图标记：
29.1：双波长激光器；
30.2：光耦合器；
31.3：第一光电探测器；
32.4：分路单元；
33.5：混频器；
34.6：控制单元；
35.7：滤光单元；
36.8：调制单元；
37.9：光纤；
38.10：光纤长度控制单元；
39.11：第二光电探测器。
具体实施方式
40.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.如图1所示，为本发明实施例提供的一种光生微波装置的结构示意图，具体地，该装置包括激光器锁定环路和光振荡环路；
42.所述激光器锁定环路包括：双波长激光器、光耦合器、第一光电探测器、分路单元和回控装置；
43.所述双波长激光器的输出端与所述光耦合器的输入端连接；所述光耦合器的第一输出端与所述第一光电探测器的输入端连接；所述第一光电探测器的输出端与所述分路单元的输入端连接；所述分路单元的第一输出端与所述回控装置的第一输入端连接；所述分路单元的第三输出端用于输出所述光生微波装置的最终生成的微波信号；所述回控装置的输出端与所述双波长激光器的输入端连接；所述回控装置用于对所述波长激光器反馈控制；
44.所述光振荡环路的输入端与所述光耦合器的第二输出端、与所述分路单元的第二输出端、与所述混频器的第二输入端连接；所述光振荡环路，用于结合激光信号对微波信号进行调制、解调。
45.所述回控装置包括混频器和控制单元；所述混频器的输出端与所述控制单元的输入端连接；所述控制单元的输出端与所述双波长激光器的输入端连接。
46.在本实施例中，所述双波长激光器的输出光信号波长优选为1550nm或1300nm，两束激光频差优选在x波段，所述双波长激光器腔长可调，由所述控制单元的输出信号进行控制。
47.所述光耦合器的工作波长优选为1550nm或1300nm，分光比优选为50:50或40:60，用于将光信号分为功率相同或不同的两束。
48.所述第一光电探测器的输出频率覆盖x波段，用于得到两束激光的拍频信号，即x波段微波信号。
49.所述混频器用于实现两个x波段微波信号混频，工作频率覆盖x波段。
50.所述控制单元用于对所述混频器输出的回控信号进行放大等处理。
51.所述分路单元的第一输出端用于输出第一微波信号；所述分路单元的第二输出端用于输出第二微波信号。
52.所述光振荡环路包括：滤光单元、调制单元、光纤处理装置和第二光电探测器；所述光耦合器的第二输出端与所述滤光单元的输入端连接；所述滤光单元的输出端与所述调
制单元的第一输入端连接；所述第二光电探测器的输出端与所述混频器的第二输入端连接；所述分路单元的第二输出端与所述调制单元连接；
53.所述滤光单元，用于提取设定波长的激光信号；
54.所述调制单元，用于将所述第二微波信号调制在所述设定波长的激光信号上，产生调制激光信号；
55.所述光纤处理装置，用于传输所述调制激光信号及调整光纤长度；
56.所述第二光电探测器，用于解调所述调制激光信号。
57.所述光纤处理装置包括光纤和光纤长度控制器；所述调制单元的输出端与所述光纤的输入端连接；所述光纤的输出端与所述光纤长度控制单元的输入端连接；所述光纤长度控制单元的输出端与所述第二光电探测器的输入端连接。
58.在本实施例中，所述光纤优选使用单模光纤；所述光纤长度控制器优选使用pzt压电陶瓷管，用于调整光纤长度，减小环境温度、应力等的影响。
59.所述第一光电探测器的输出频率、所述第二光电探测器的输出频率、所述分路单元的工作频率、所述混频器的工作频率覆盖所述双波长激光器发射的两束激光的频差所在的波段。
60.所述分路单元为微波定向耦合器、微波功分器或微波分路器。
61.在本实施例中，所述分路单元优选使用一分三分路器，工作频率覆盖x波段，用于实现x波段微波信号一分三；所述分路单元还用于输出最终微波信号，即相位噪声及短期频率稳定度指标优异的x波段微波信号。
62.所述控制单元为锁相放大器或pid。
63.所述滤光单元为波分复用器或滤光片。
64.在本实施例中，所述滤光单元优选使用波分复用器，用于提取某一波长的激光。
65.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种光生微波装置，其特征在于，包括激光器锁定环路和光振荡环路；所述激光器锁定环路包括：双波长激光器、光耦合器、第一光电探测器、分路单元和回控装置；所述双波长激光器的输出端与所述光耦合器的输入端连接；所述光耦合器的第一输出端与所述第一光电探测器的输入端连接；所述第一光电探测器的输出端与所述分路单元的输入端连接；所述分路单元的第一输出端与所述回控装置的第一输入端连接；所述分路单元的第三输出端用于输出所述光生微波装置的最终生成的微波信号；所述回控装置的输出端与所述双波长激光器的输入端连接；所述回控装置用于对所述波长激光器反馈控制；所述光振荡环路的输入端与所述光耦合器的第二输出端、与所述分路单元的第二输出端、与所述混频器的第二输入端连接；所述光振荡环路，用于结合激光信号对微波信号进行调制、解调。2.根据权利要求1所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述回控装置包括混频器和控制单元；所述混频器的输出端与所述控制单元的输入端连接；所述控制单元的输出端与所述双波长激光器的输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述分路单元的第一输出端用于输出第一微波信号；所述分路单元的第二输出端用于输出第二微波信号。4.根据权利要求3所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述光振荡环路包括：滤光单元、调制单元、光纤处理装置和第二光电探测器；所述光耦合器的第二输出端与所述滤光单元的输入端连接；所述滤光单元的输出端与所述调制单元的第一输入端连接；所述第二光电探测器的输出端与所述混频器的第二输入端连接；所述分路单元的第二输出端与所述调制单元连接；所述滤光单元，用于提取设定波长的激光信号；所述调制单元，用于将所述第二微波信号调制在所述设定波长的激光信号上，产生调制激光信号；所述光纤处理装置，用于传输所述调制激光信号及调整光纤长度；所述第二光电探测器，用于解调所述调制激光信号。5.根据权利要求4所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述光纤处理装置包括光纤和光纤长度控制器；所述调制单元的输出端与所述光纤的输入端连接；所述光纤的输出端与所述光纤长度控制单元的输入端连接；所述光纤长度控制单元的输出端与所述第二光电探测器的输入端连接。6.根据权利要求5所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述光纤包括单模光纤。7.根据权利要求4所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述第一光电探测器的输出频率、所述第二光电探测器的输出频率、所述分路单元的工作频率、所述混频器的工作频率覆盖所述双波长激光器发射的两束激光的频差所在的波段。8.根据权利要求1所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述分路单元为微波定向耦合器、微波功分器或微波分路器。9.根据权利要求1所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述控制单元为锁相放大器或pid。
10.根据权利要求4所述的一种光生微波装置，其特征在于，所述滤光单元为波分复用器或滤光片。

技术总结
本说明书公开了一种光生微波装置，涉及微波技术领域，旨在解决现有技术产生的微波信号相位噪声高、短期频率稳定度低的问题。本发明装置包括激光器锁定环路和光振荡环路；所述激光器锁定环路包括：双波长激光器、光耦合器、第一光电探测器、分路单元、混频器和控制单元；所述毫米波产生链路包括：滤光单元、调制单元、光纤、光纤长度控制器和第二光电探测器。本发明可以有效降低产生的微波信号的相位噪声、提高短期频率稳定度以及简化装置结构。短期频率稳定度以及简化装置结构。短期频率稳定度以及简化装置结构。


技术研发人员：朱玺 王亮
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/18