本發明涉及一種光生微波方法,尤其涉及一種基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生方法,屬于微波光子。
背景技術:
1、信號源在信號產生中扮演著至關重要的角色。它不僅是信號產生的基礎,還直接影響到信號的質量、穩定性和適用范圍。根據不同的應用場景,信號源的設計和實現方式也有所不同。例如,在無線通信系統中,信號源能夠產生特定頻率的正弦波,并且具有良好的穩定性和較低的相位噪聲。在更復雜的系統中,如光子輔助的微波信號生成方案中,電學組件與光學組件協同工作,可以產生高質量的信號。
2、微波光子技術在信號產生方面相比傳統電學方法具有顯著優勢。首先,微波光子技術能夠提供更寬的帶寬和更高的頻率范圍,并且具有低損耗、高穩定性和抗電磁干擾的能力,這使得其在復雜環境中的應用更加可靠。此外,微波光子技術還能夠在光學域內實現信號處理,從而減少電子器件的復雜性和功耗。這些優勢共同推動了微波光子技術在現代通信、雷達和傳感等領域的廣泛應用和發展。
3、光外差技術和光注入半導體技術是微波光子信號產生領域的兩項關鍵技術,它們在信號生成方面發揮著重要作用。光外差技術的基本原理是將兩束不同波長的光信號進行光電探測,以產生對應于其頻率差的微波信號。該技術可以實現不同頻段的信號產生,但是由于兩束不同波長光信號之間的相位不相干,產生信號將會具有非常高的相位噪聲并且質量較差。光注入半導體激光器技術的原理在于,當光信號注入到半導體激光器時,通過調整注入光的強度和失諧頻率,可以激發半導體激光器內部的非線性動力學效應,從而產生具有特定頻率的微波信號。光注入技術受限于半導體激光器的特性,可以產生10ghz及以上,甚至百吉赫茲的信號,但是難以產生低于半導體激光器弛豫振蕩頻率的信號。即便在很小的注入強度和失諧頻率下,仍然難以產生低頻段的信號(通常為10ghz以下)。
技術實現思路
1、本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足,提供一種基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生方法,可突破傳統光注入半導體技術無法產生低頻寬帶信號的限制,且所產生微波信號質量優于傳統光外差技術。
2、本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題:
3、一種基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生方法,包括以下步驟:
4、步驟1、對主激光器輸出的連續光載波進行單邊帶調制,得到單邊帶調制光信號;
5、步驟2、對所述單邊帶調制光信號進行幅度調制,得到幅度調制單邊帶光信號;
6、步驟3、將所述幅度調制單邊帶光信號注入半導體從激光器,并使得半導體從激光器進入單周期振蕩態;
7、步驟4、對半導體從激光器的輸出光信號進行濾波,僅保留其中的紅移分量、連續光載波分量和一階邊帶分量;
8、步驟5、將濾波后半導體從激光器的輸出光信號轉換為電信號輸出。
9、優選地,在步驟5中,將輸出電信號分出一路作為所述幅度調制的反饋控制信號。
10、進一步優選地,所述幅度調制的幅度控制信號周期等于反饋控制信號的延時。
11、優選地,使用雙驅動馬赫增德爾調制器進行所述幅度調制。
12、基于同一發明構思還可以得到以下技術方案:
13、一種基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生裝置,包括:
14、射頻調制模塊,用于對主激光器輸出的連續光載波進行單邊帶調制,得到單邊帶調制光信號;
15、注入強度控制模塊,用于對所述單邊帶調制光信號進行幅度調制,得到幅度調制單邊帶光信號;
16、光注入模塊,用于將所述幅度調制單邊帶光信號注入半導體從激光器,并使得半導體從激光器進入單周期振蕩態;并對半導體從激光器的輸出光信號進行濾波,僅保留其中的紅移分量、連續光載波分量和一階邊帶分量;
17、微波信號輸出模塊,用于將濾波后半導體從激光器的輸出光信號轉換為電信號輸出。
18、優選地,所述微波信號輸出模塊包括光電反饋環路,用于將輸出電信號分出一路作為所述幅度調制的反饋控制信號。
19、進一步優選地,所述幅度調制的幅度控制信號周期等于光電反饋環路的延時。
20、優選地,使用雙驅動馬赫增德爾調制器進行所述幅度調制。
21、相比現有技術,本發明技術方案具有以下有益效果:
22、本發明利用單邊帶調制光信號作為從激光器的注入信號,并結合幅度調制,可以同時產生低頻段及高質量的信號,滿足多樣化的應用需求,這是現有光注入技術和光外差技術均無法實現的。
1.一種基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.如權利要求1所述基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生方法,其特征在于,在步驟5中,將輸出電信號分出一路作為所述幅度調制的反饋控制信號。
3.如權利要求2所述基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生方法,其特征在于,所述幅度調制的幅度控制信號周期等于反饋控制信號的延時。
4.如權利要求1所述基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生方法,其特征在于,使用雙驅動馬赫增德爾調制器進行所述幅度調制。
5.一種基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生裝置,其特征在于,包括:
6.如權利要求5所述基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生裝置,其特征在于,所述微波信號輸出模塊包括光電反饋環路,用于將輸出電信號分出一路作為所述幅度調制的反饋控制信號。
7.如權利要求6所述基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生裝置,其特征在于,所述幅度調制的幅度控制信號周期等于光電反饋環路的延時。
8.如權利要求5所述基于雙光注入半導體激光器的微波信號產生裝置,其特征在于,使用雙驅動馬赫增德爾調制器進行所述幅度調制。