运用自参考延迟线的光频梳制造低相位噪声微波

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1、运用自参考延迟线的光频梳制造低相位噪声微波摘要一一为了制造一个频率为10GHZ的低相位噪声微波信号，我们针对光纤延迟线对锁模激光器（MLL）的重复率加以稳固。我们设计了一个电路直接除去了MLL载体包络偏移噪声对稳定反馈信号的影响。光频与产出微波频率的比率提高了我们反馈方法的灵敏度。因为我们正在使用一种光纤延时线，不需要超稳定的法布里・珀罗标准具或者其他的参考途径。当前的结果就是该原理的证明；在相同条件下进行测试时，我们期望这种方法可以半产出一种低相位的微波，而不是准确的报告岀稳固的MLLS光纤延迟线。关键词一一低相位噪声；微波频率产生器；锁模激光器I■、八—.刖B低相位

2、噪声微波信号对许多应用包括射电望远镜以及雷达都很重要。一种生产低相位噪声微波信号的方法就是采用参考光纤来稳固由固定激光模型产生的光频梳的重复率。一些参考光纤有很低的部分频率不稳定性，以至于当光频被分解成微波频率时，相位噪声低于直接在微波体制中运行的参考噪声。已经证明MLLS能够将一个光学参考信号分解为一个10HZ的微波信号，同时保留参考光纤的部分频率稳定性。当利用参考光纤检测一个MLL谐波频率时，差拍信号对重复率非常重要。Mth谐波的频率"的“=/€co+刃/?ep得出，在这个公式里，n是一个整数，冷co是包络载体偏移（CEO）的频率，/fep是重复率。整数n很大，通常

3、情况下大约为1。°。当MLL和参考光纤、频率忌生成叠加融合成一个光电二极管，强烈的光电流会有一个组成届二急+刀届■忌。系数n在重复率方面极大地提高了光电流的灵敏度，但是这种量度对CEO频率也会变得灵敏，其相位噪声一定会在光电流用来稳定重复率之前减少或者被删除。以往有报告指岀，低相位噪声微波由这种方法产生。参考光纤是一个被锁定为一种超低膨胀的法布里-珀罗标准具的超稳定激光。CEO频率直接利用lf・2f干扰量度法进行检测，并由击拍信号混合而成，以此来抑制CEO频率噪声。在另一个不同的方法里，光纤延迟线可进行自参考，不需要一个体积庞大且价格昂贵的标准具。然而，通过两个独立的梳

4、状线可以检测到光拍一一一个频率为/^乐+如忌”另一个频率为心仏、"鼠,以至于重复率噪声仅仅被一个系数n・nn（大约3xl04）所增强，而不是系数n（大约2x106）。在这项工作里，我们将运用一种光频梳检测一种产生低相位噪声微波的替代方案，这种光频梳运用光纤延迟线进行自参考。我们的技术维持着重复率噪声所有系数n的增强，而且可能允许低相位噪声微波信号的产生。II实验结果实验设置显示在图1中，在上框里标示着“自零差众议员检测率”，我们利用一个50%・50%的熔融光纤耦合器将光从一个光纤耦合锁模(门罗系统FC1500)中分离出来。其中一个分支进入了相当于30us时间延迟的6km

5、光纤延迟中，另一个分支的频率则通过声光调制器转变成68MHzo这两条光路融合成第二个50%-50%的光纤耦合器，产出照亮了一对平衡二极管(u2tBPD-2020R)o一种可变的延迟元素包含在AOM之后，是为了保证在二极管中短暂的脉冲重叠。上框的产出频率局二如X[爲(力-為)(£_r)]+[/?eo(Z)-/?eo(t-r)]+/SoM,其中T是光纤中的时间延迟。局在第一个方括号中的组成是我们希望把伺服电子设置为零的信号。第二个方括号的组成表示不希望CEO频率噪声产半的影响，我们要在这种不良影响被送到伺服系统之前将它从信号中移除掉。因为延迟线的存在，CEO频率在瞬时以及延

6、时方面都产生了影响，将产生这样的项急⑵一届(―)。因此，在CEO频率从局中被移除之前，它必须被过滤掉，以便于能够匹配这个项。图1,自参考延迟锁模激光器（MLL：锁模激光器，AOM：声光调制器，BPF：带通滤波器，Amp:放大器，EOM：电光调制器）图一的下框标示着“CEO相位噪声的过滤”,展示了为了将它从皿中移除CEO频率是如何被过滤的。首先，运用门罗系统MLL（Xco检测）具有商业价值的lf・2f干涉法设置对CEO频率进行检测。光纤和干涉法设置是全光纤耦合的机架式单位。CEO频率通过微波功率分配器进行扩大和分离。上支通过与18MHz的信号混合向上变频，下支通过一个6K

7、M无线电频率光子连接（连续波激光器：EM4分布反馈激光器，电光调制器：马赫10-051,光电二极管：发现半导体DSC-40）进行延迟。两支相互融合，较低混合的产出经带通滤波器的筛选，下箱产出的频率为/Sn=[/ceo（^-/ceo（Zt『）]+/£o,其中T是光纤中的时间延迟。最后，图1中的两框的产出混合成一个无线电混频器，低频混合产出由带通滤波器筛选。最终产生信号的频率为nX[frep（t）-frep（t-t）]+50MHz,并将被用来锁定MLL的重复率。为了表示微波相位噪声，我们生产了一个10GHz的微波信号，这个信号由图2中显示的电