專利名稱：用有源半導體諧振腔的光電振蕩器的制作方法
技術領域：
本發明涉及微波技術和光電子技術領域，尤其涉及一種光電振蕩器。
背景技術：
光電振蕩器(0E0 Optoelectronic Oscillator)是一種光、電微波/毫米波信號發生
裝置。它的基本結構是利用光源、電光調制器、光電探測器、電濾波器所構成的一個反饋回路，利用長光纖的儲能能力，實現高品質的光、電微波信號產生。目前OEO系統存在一些由于其結構特征所帶來的不足，主要表現在長光纖能在環路內存儲更多的光場能量，提高產生信號的品質，但是由此也帶來了系統體積龐大，易受外部環境影響，邊模噪聲難以被濾波器濾除的問題。為了解決OEO系統存在的缺陷，現有技術采用了一些新的結構和方法，但這些現有技術均存在缺點
1)采用高Q光子濾波器(如回音廊模式諧振器)實現頻率選擇和邊模抑制。這種高 Q光子濾波器是由介質材料制成的光學諧振腔，它不可集成，在同時要求高Q值和大范圍可調諧時性能不理想，而且當Q值很大時，插入損耗也很大；
2)采用多環路結構抑制邊模。但是多環路結構組成復雜，并且需要使用長光纖，使整個 OEO系統體積龐大，穩定性控制困難，無法集成；
3)采用對溫度不敏感的特殊光纖(如實芯光子晶體光纖SC-PCF)代替普通單模光纖 (SSMF)構成系統鏈路，以消除環境溫度變化的影響。但由于現有光子器件的尾纖大多為 SSMF,因此在與SC-PCF連接時會有比較大的連接損耗，同時SC-PCF自身結構的缺陷也會造成很大的傳輸損耗，降低了光纖的儲能能力，影響所產生信號的質量。采用SC-PCF也不能滿足OEO系統的可集成性。
發明內容
本發明的目的在于克服上述缺點而提供的一種體積小，易穩定控制，能實現頻率的可調諧性，整個系統具有可集成性的用有源半導體諧振腔的光電振蕩器。本發明的目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的本發明的用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調制模塊，光學諧振腔，光耦合器，光電探測器和電耦合器，光源及調制模塊的輸出端與光學諧振腔的輸入端連接；光學諧振腔的輸出端與光耦合器的輸入端連接；光耦合器同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器的輸出端與光電探測器的輸入端連接；光電探測器的輸出端與電耦合器的輸入端連接；電耦合器的輸出端與光源及調制模塊的輸入端連接；電耦合器同時輸出光電振蕩器的電信號，其中 光學諧振腔為有源半導體諧振腔。上述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其中光源及調制模塊由半導體激光器和半導體電吸收調制器(EAM )構成；有源半導體諧振腔為環形結構，由輸入波導，環形增益區和輸出波導構成，增益區為PN結結構。上述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其中光源及調制模塊由半導體直調激光器構成；光學諧振腔為F-P腔結構，由前腔鏡，增益區和后腔鏡構成，前腔鏡、后腔鏡是半導體材料的解離面，它們具有一定的透過率和反射率，增益區為PN結結構。
本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，從以上技術方案可知本發明光學諧振腔采用體積小的有源半導體諧振腔，減少了光電振蕩器的濾波損耗，提高了濾波器Q 值，易于頻率調諧；且有源半導體諧振腔起振頻率不易受外界環境變化影響，易實現光電振蕩器的溫度穩定控制；同時也使整個光電振蕩器系統體積較小。所使用的部件光源及調制模塊，有源半導體諧振腔，光耦合器，光電探測器，電耦合器以及連接用的波導都可以選用半導體材料制成，因此整個光電振蕩器系統具有單片可集成性。
圖1為本發明的示意圖； 圖2為實施例2的示意圖； 圖3為實施例3的示意圖。圖中標記
1、光源及調制模塊；2、光學諧振腔；3、光耦合器；4、光電探測器；5、電耦合器；la、半導體激光器；lb、半導體電吸收調制器(EAM ) ；2a、輸入波導；2b、環形增益區；2c、輸出波導； 2d、前腔鏡；2e、增益區；2f、后腔鏡。
具體實施例方式以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的用有源半導體諧振腔的光電振蕩器的具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如下
實施例1
參照圖1，用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調制模塊1，光學諧振腔2， 光耦合器3，光電探測器4和電耦合器5，光源及調制模塊1的輸出端與光學諧振腔2的輸入端連接；光學諧振腔2的輸出端與光耦合器3的輸入端連接；光耦合器3同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器3的輸出端與光電探測器4的輸入端連接；光電探測器4的輸出端與電耦合器5的輸入端連接；電耦合器5的輸出端與光源及調制模塊1的輸入端連接；電耦合器5同時輸出光電振蕩器的電信號，其中光學諧振腔2為有源半導體諧振腔。光源及調制模塊1能產生頻率為ω的連續光并具有電光調制功能。光學諧振腔 2具有頻率為ω 士η Δ ω (這里η為整數)的梳狀濾波窗口，由于光學諧振腔2的選頻濾波特性，當這些器件連接成為一個振蕩環路后，環路內噪聲頻率為ω 士ηΔω的部分以及激光器所發出的連續光能夠通過光學諧振腔2并轉換成電信號后實現反饋調制，經過多次的循環過程，頻率為ω 士η Δ ω成分將得到增強，最終在在環路內產生頻率為Δ ω的光、電微波信號并可通過光耦合器3和電耦合器5分別引出作為系統的輸出。由于光學諧振腔2能對通過的信號產生增益，因此濾波過程的插入損耗很小并具有很高的Q值。通過改變對有源半導體諧振腔的電流注入和溫度能對△ ω進行調節，進而改變輸出信號的頻率。實施例2:
參照圖2，用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調制模塊1，光學諧振腔2， 光耦合器3，光電探測器4和電耦合器5，光源及調制模塊1的輸出端與光學諧振腔2的輸入端連接；光學諧振腔2的輸出端與光耦合器3的輸入端連接；光耦合器3同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器3的輸出端與光電探測器4的輸入端連接；光電探測器4的輸出端與電耦合器5的輸入端連接；電耦合器5的輸出端與光源及調制模塊1的輸入端連接；電耦合器5同時輸出光電振蕩器的電信號，其中光學諧振腔2為有源半導體諧振腔。光源及調制模塊1由半導體激光器Ia和半導體電吸收調制器(EAM ) Ib構成；光學諧振腔2為環形結構，由輸入波導加，環形增益區2b和輸出波導2c構成，增益區2b為PN結結構。使用有源半導體環形諧振腔的光電振蕩器，它由半導體激光器Ia和半導體電吸收調制器(EAM )lb (半導體激光器和電吸收調制器為現有技術部件)構成光源及調制模塊 1 ；所采用的有源半導體諧振腔為一個環形結構，它由輸入波導加，環形增益區2b和輸出波導2c構成，增益區為一個增益區為一個PN結結構。有源半導體環形諧振腔的環長和載流子濃度決定了諧振腔的濾波特性，經過仔細設計和控制諧振腔的注入電流以及溫度，可以使諧振腔具備ω士ηΔ ω的濾波窗口特性。光源及調制模塊輸出頻率為ω的激光連同整個振蕩環路內的噪聲通過輸入波導進入諧振腔的增益區，這些信號在諧振腔內獲得增益并輸出ω 士ηΔω的頻率分量，這些分量被光電探測器轉換為電信號后引入光源及調制模塊進行反饋調制，多次循環后，在振蕩器環路內將產生頻率為△ ω的光、電微波信號。這些信號可通過光耦合器和電耦合器輸出。
實施例3
用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調制模塊1，光學諧振腔2，光耦合器 3，光電探測器4和電耦合器5，光源及調制模塊1的輸出端與光學諧振腔2的輸入端連接； 光學諧振腔2的輸出端與光耦合器3的輸入端連接；光耦合器3同時輸出光電振蕩器的光信號；光耦合器3的輸出端與光電探測器4的輸入端連接；光電探測器4的輸出端與電耦合器5的輸入端連接；電耦合器5的輸出端與光源及調制模塊1的輸入端連接；電耦合器5 同時輸出光電振蕩器的電信號，其中光學諧振腔2為有源半導體諧振腔。光源及調制模塊 1由半導體直調激光器構成；光學諧振腔2為F-P腔結構，由前腔鏡2d，增益區2e和后腔鏡 2f構成，前腔鏡2d、后腔鏡2f是半導體材料的解離面，它們具有一定的透過率和反射率， 增益區加SPN結結構。它與實施例2的區別在于，由一個半導體直調激光器構成光源及調制模塊1 ；所采用的有源半導體諧振腔為一個F-P腔結構，它由前腔鏡2 條形增益區2b和后腔鏡2c構成。前、后腔鏡可以是半導體材料的解離面，它們具有一定的透過率和反射率，增益區為一個PN結結構。
本發明所述并不限于具體實施方式
中所述的實施例，本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其它的實施方式，同樣屬于本發明的技術創新范圍。顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調制模塊(1)，光學諧振腔(2)，光耦合器(3)，光電探測器(4)和電耦合器(5)，光源及調制模塊(1)的輸出端與光學諧振腔(2)的輸入端連接，光學諧振腔(2)的輸出端與光耦合器(3)的輸入端連接，光耦合器(3)的輸出端與光電探測器(4)的輸入端連接，光電探測器(4)的輸出端與電耦合器(5)的輸入端連接，電耦合器(5)的輸出端與光源及調制模塊(1)的輸入端連接，其特征在于光學諧振腔(2)為有源半導體諧振腔。
2.如權利要求1所述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其特征在于光源及調制模塊(1)由半導體激光器(Ia)和半導體電吸收調制器(Ib)構成；有源半導體諧振腔(2) 為環形結構，由輸入波導(2a)，環形增益區(2b)和輸出波導(2c)構成，增益區(2b)為PN結結構。
3.如權利要求1所述的用有源半導體諧振腔光電振蕩器裝置，其特征在于光源及調制模塊(1)由半導體直調激光器構成；光學諧振腔(2)為F-P腔結構，由前腔鏡(2d)，增益區(2e)和后腔鏡(2f)構成，前腔鏡(2d)、后腔鏡(2f)是半導體材料的解離面，增益區 (2e)為PN結結構。
全文摘要
本發明公開了一種用有源半導體諧振腔的光電振蕩器，包括光源及調制模塊(1)，光學諧振腔(2)，光耦合器(3)，光電探測器(4)和電耦合器(5)，光源及調制模塊(1)的輸出端與光學諧振腔(2)的輸入端連接，光學諧振腔(2)的輸出端與光耦合器(3)的輸入端連接，光耦合器(3)的輸出端與光電探測器(4)的輸入端連接，光電探測器(4)的輸出端與電耦合器(5)的輸入端連接，電耦合器(5)的輸出端與光源及調制模塊(1)的輸入端連接，其特征在于光學諧振腔(2)為有源半導體諧振腔。本發明具有體積小，易穩定控制，能實現頻率的可調諧性，整個系統具有可集成性。
文檔編號H01S5/10GK102163801SQ20111007221
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者彭云飛, 江陽 申請人:貴州大學