基于色散效應雙抽頭微波光子濾波器的可調諧光電振蕩器

李亭升

（成都信息工程大學銀杏酒店管理學院，成都 611743）

基于色散效應雙抽頭微波光子濾波器的可調諧光電振蕩器

李亭升

（成都信息工程大學銀杏酒店管理學院，成都 611743）

本文提出一種利用色散效應雙抽頭微波光子濾波器（MPF）實現頻率可調諧的光電振蕩器（OEO）。其設計重點來源于電耦合器、光耦合器、可變相移器（VPS）、雙驅動Mach-Zehnder調制器（DDMZM）及啁啾光柵聯合運行形成的雙抽頭MPF，對應的中心頻率是關于光源波長和VPS相位的函數。將該MPF融合于OEO后，利用其進行振蕩模式的篩選，能有效抑制邊摸。理論分析和仿真結果表明，通過調節VPS相位可實現OEO振蕩頻率的寬帶調諧功能。

光電振蕩器；微波光子濾波器；啁啾光柵；頻率可調諧

光電振蕩器作為一種微波信號產生技術，主要由激光源和光電反饋環路組成。其可應用于通信、雷達、光信號處理、現代儀表儀器等相關領域。傳統的OEO大多采用電濾波器完成振蕩模式的選擇，但其窄帶寬將OEO的頻率調諧范圍限制在MHz量級。為此，微波光子濾波器因其調諧范圍寬的固有特征可用來代替電濾波器實現OEO的寬帶調諧功能。利用Mach-Zehnder調制器和Fabry-Perot激光器形成MPF，通過調節FP-LD的波長實現OEO的寬帶頻率調諧功能，但其系統的穩定性差。利用雙端口相位調制器和線性啁啾光柵形成MPF，通過調節線性啁啾光柵的累計色散進而調諧OEO的振蕩頻率，但實際中很難實現色散參數的大范圍改變。利用級聯的相位調制器和非線性CFBG形成MPF，通過調節光源波長進而實現振蕩頻率的調諧功能，但系統中非線性CFBG的制作存在一定的難度。

本文提出了一種寬帶頻率可調諧OEO。該結構利用電耦合器、可變移相器、π偏置雙驅動Mach-Zehnder調制器及光耦合器構成的載波相移雙邊帶調制系統和色散器件CFBG形成雙抽頭MPF，通過調節VPS，使得光載波與邊帶間存在不同的相位差，進而利用色散效應實現MPF傳輸峰值的改變，從而實現OEO的頻率可調諧性。同時，環路中利用電耦合器將反饋信號功分后經由不同延時線耦合進DD-MZM的兩個輸入端，根據Vernier原理，可獲得較好抑制邊模性能的振蕩信號。

提出方案的系統模型如圖1所示。首先，在開環條件下對系統進行分析。針對CPS-DSB系統，上臂光載波通過VPS后的光場可表示為。而下臂光載波經由偏振控制器（PC1）后傳輸至π偏置DDMZM進行調制。進而，假定輸入的調制信號為Vin（t）=Vecos（ωet），在小信號情形下，忽略高階貝塞爾函數（≥2），可將π偏置DDMZM的輸出光場如下表示

其中，β=πVe/Vπ，式中的Vπ為DDMZM的半波電壓；α為反饋信號經過EC分成兩路后分別傳輸至DDMZM兩個射頻端的振幅比；E0和ωc分別為輸入光場的振幅和角頻率；Ve和ωe分別為Vin（t）的振幅和角頻率；Jn（）為n階第一類Bessel函數；τ為電延時線的傳輸延時。

經過OC2合并后輸出CPS-DSB信號，對應的光場如下

從CFBG反射回來的光信號經過單模光纖傳輸至光電探測器（PD）進行平方律檢波，忽略直流和高階分量，恢復出的微波信號為

其中，ρ為PD的響應度，R為PD的負載阻抗，x=Dgl為CFBG的累積色散值，τ1為SMF的傳輸延時。

系統的開環頻率響應可表示為

通過調諧VPS和光源波長實現，可實現振蕩角頻率ωosc的調諧功能。實現了一種基于色散效應雙抽頭MPF的頻率可調諧OEO。系統中，利用EC、VPS、π偏置DDMZM及OC構成的CPS-DSB系統和色散器件CFBG形成雙抽頭MPF，對應的中心頻率取決于光源波長和VPS的相位。同時，由EC、DL及DDMZM形成的雙抽頭結構，能在單環光纖環路上有效地抑制邊模，簡化了系統結構。

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.22.050

TN713

A

1673-0194（2015）22-0063-01

2015-10-12