一种基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统

摘要

本发明公开了一种基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统，包括微波源、第一、二DFB激光器均、第一、二DFB激光器驱动电路；第一DFB激光器与第二DFB激光器之间连接有偏振控制器，第二DFB激光器驱动电路输出上变频信号；两个DFB激光器驱动电路均包括激光器电流驱动电路和激光器偏置电路，激光器偏置电路包括陶瓷电容、高频扼流圈和SMA接头，陶瓷电容的电容值为100nF～1μF，两个DFB激光器驱动电路基本相同，只是第二DFB激光器驱动电路中的陶瓷电容的电容值为8pF。本发明通过DFB激光器电流和光功率之间相互影响的特性，上变频信号直接由DFB激光器驱动电路检测并输出，具有很高的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统。

背景技术

随着微波技术的迅速发展，微波倍频系统已经广泛的应用于频率合成，测量，军事系统，通讯，雷达等各种电子系统测试中，尤其在小功率高稳定的振荡器、频率综合器、锁相振荡器等技术中也得到了广泛的应用，倍频系统在一些技术的发展过程中起到了至关重要的作用，并且对各项指标有很高的要求，尤其在倍频数和稳定性方面，所以研究倍频系统的意义重大。

因为倍频器巨大的科研价值和市场需求，国内外有大量的企业和机构很早便投入了对它的研发，过去其主要采用非线性变阻二极管、阶跃管、雪崩管倍频器，由于元器件本身参数的限制，存在倍频倍数低和稳定性差，输出功率低，电路复杂的不足，对一些要求精密的场合造成很大的影响。就激光器的注入锁定而言，目前已有的系统都含有环形器和光电探测器，不但系统复杂而且集成微波器件对拍频信号影响很大。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统，不但倍频次数大，更为重要的是通过DFB激光器电流和光功率之间相互影响的特性，上变频信号直接由DFB激光器驱动电路检测并输出，具有很高的稳定性。本发明解决了现有倍频系统倍频次数低，稳定性差，电路复杂的不足，本发明的系统结构简单易实现，可以作为一种稳定的同时产生多路信号的信号发生器。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统，包括微波源和第一DFB激光器，所述微波源和第一DFB激光器均与第一DFB 激光器驱动电路相连；所述第一DFB激光器依次连接有偏振控制器、第二DFB激光器和第二DFB激光器驱动电路，所述第二DFB激光器驱动电路输出上变频信号；所述第一DFB 激光器驱动电路包括激光器电流驱动电路和第一激光器偏置电路，所述第一激光器偏置电路包括第一陶瓷电容、第一高频扼流圈和第一SMA接头，所述第一陶瓷电容和第一高频扼流圈均连接至所述第一DFB激光器，所述第一SMA接头与所述微波源相连；所述第一陶瓷电容的电容值为100nF～1μF，所述第二DFB激光器驱动电路包括激光器电流驱动电路和第二激光器偏置电路，所述第二激光器偏置电路包括第二陶瓷电容、第二高频扼流圈和第二SMA接头，所述第二陶瓷电容和第二高频扼流圈均连接至所述第二DFB激光器，所述第二SMA接头是输出接口；所述第二陶瓷电容的电容值为8pF。

所述第一陶瓷电容的电容值优选为100nF。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于该无本振上变频系统的DFB激光器调制和上变频信号输出是通过不同激光器驱动电路完成，可以通过调整驱动电路的电流驱动参数使得倍频次数得以改变，并且减少了外部调制器的使用，使得系统的结构得以简化。与其他通过注入锁定获得倍频信号的系统相比，本发明避免使用了光电探测器和环形器等，通过两个DFB激光器注入锁定后的拍频信号直接影响从激光器中载流子的分布，根据DFB激光器光功率和电流之间相互影响的特性，从而使激光器的电流随拍频信号变化而变化，故由第二激光器驱动电路的SMA接头经一个陶瓷电容滤除直流信号后直接检测电流变化，减少了集成微波器件对信号的影响，并且系统结构简单，得到的上变频信号噪声低且稳定性高。

附图说明

图1为本发明基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统装置图。

图2为本发明中第一激光器偏置电路原理图；

图3为本发明中第二激光器偏置电路原理图；

图中：

1-微波源，2-第一DFB激光器，3-第二DFB激光器，4-第一DBF激光器驱动电路，5- 第二DBF激光器驱动电路，6-偏振控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明中，通过调整第一DFB激光器驱动电路4的电流驱动参数对第一DFB激光器进行正常驱动，通过第一DFB激光器驱动电路的偏置电路对第一DFB激光器低速率信号的调制，通过电流的变化影响第一DFB激光器的输出光功率，利用调制后的宽谱光信号通过偏振控制器注入锁定到第二DFB激光器，使得第二DFB激光器相位锁定到第一DFB激光器输出光信号的高阶边带进行拍频，第二DFB激光器中的电流随拍频信号变化而变化，使得第二DFB激光器驱动电路的SMA接口检测并输出上变频信号。

如图1所示，本发明提出的一种基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统，包括微波源1和第一DFB激光器2，所述微波源1和第一DFB激光器2均与第一DFB激光器驱动电路4相连；所述第一DFB激光器2依次连接有偏振控制器6、第二DFB激光器 3和第二DFB激光器驱动电路5，所述第二DFB激光器驱动电路5输出微波信号；所述第一DFB激光器驱动电路4包括激光器电流驱动电路和第一激光器偏置电路，如图2所示，所述第一激光器偏置电路包括第一陶瓷电容C1、第一高频扼流圈L1和第一SMA接头U1，所述第一陶瓷电容C1和第一高频扼流圈L1均连接至所述第一DFB激光器2，所述第一SMA 接头U1与所述微波源1相连；所述第一陶瓷电容C1的电容值为100nF～1μF，优选为 100nF。所述第二DFB激光器驱动电路5包括激光器电流驱动电路和第二激光器偏置电路，如图3所示，所述第二激光器偏置电路包括第二陶瓷电容C2、第二高频扼流圈L2和第二SMA接头U2，所述第二陶瓷电容C2和第二高频扼流圈L2均连接至所述第二DFB激光器 3，所述第二SMA接头U2是输出接口；所述第二陶瓷电容C2的电容值为8pF。

利用本发明基于两个DFB激光器注入锁定的无本振上变频系统的实现方法，包括以下步骤：

步骤一、根据式(1)调整所述微波源1的输出功率P和I_DC改变所述第一DFB激光器>

式(1)中，P为所述微波源(1)输出功率，R为所述第一DFB激光器驱动电路4阻抗50Ω；R_LD为激光器内阻25Ω，I_bias为所述微波源1调制到所述第一DFB激光器2的调制电流，由功率P决定；I_DC为所述第一DFB激光器2的驱动电流。

步骤二、所述第一DFB激光器2输出宽谱光信号，通过所述偏振控制器6注入到所述第二DFB激光器3。

步骤三、通过调整所述第二DFB激光器驱动电路5的电流驱动参数改变所述第二DFB 激光器3的中心波长，通过改变波长使所述第二DFB激光器3的波长处于所述第一DFB激光器2输出光谱某一高阶频谱可锁定频率范围内，从而使得两激光器注入锁定后进行拍频。

步骤四、注入锁定后的两个激光器在所述第二DFB激光器3中产生一个拍频，该拍频信号影响所述第二DFB激光器3中载流子的分布，根据DFB激光器光功率和电流之间相互影响的特性，从而使得所述第二DFB激光器3的电流随拍频信号改变而改变。

步骤五、所述第二DFB激光器3的电流变化在所述第二DFB激光器驱动电路5中经过一个8pF电容滤除直流信号从而得到上变频信号。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。