實驗名稱：基于高Q微環諧振腔OEO的系統測試分析

測試設備：高壓放大器、示波器、可調諧激光器、頻譜分析儀、光電耦合器、光電探測器等。

實驗過程：

圖1：加入鎖頻電路的光纖環腔OEO結構圖

設計了針對高Q光纖環形腔光電振蕩器(OEO)的鎖頻電路，其結構示意圖如圖1所示。鎖頻電路的原理為：通過激光器產生波長為1550nm的光波，之后該光波進入相位調制器進行相位調制，然后經過高Q光纖環形腔注入到光電探測器中進行光電轉換；隨后將輸出的信號注入到鎖頻模塊進行信號解調。最后通過高壓放大器反饋到激光器的頻率控制端。通過控制壓電陶瓷來改變激光器的輸出頻率，使其能夠時刻跟隨高Q微環腔的諧振頻率變化。這樣通過反饋調節鎖定激光器的輸出光頻率，使光子在通過光纖環腔時始終處于諧振狀態，然后將其作為OEO的延時儲能單元，形成反饋回路。

加入鎖頻系統后OEO系統工作過程為：激光器發出的光經過強度調制器調制后，進入相位調制器，將調制后的光信號通過摻鉺光纖放大器進行放大，然后依次進入光纖環諧振腔，一路進入鎖頻模塊，經過高壓放大器把信號反饋回激光器，使輸出光頻率被鎖定在光纖環諧振腔的諧振點上。另一路進入光電探測器，隨后通過射頻放大器，光電耦合器，回到強度調制器的調制端口，構成OEO振蕩器回路。

圖2：鎖頻OEO系統頻譜圖

對光電振蕩器(OEO)環路中各光電器件如微波放大器、光電探測器、鎖頻電路模塊上電后，調節激光器光強即光功率大小，使光電振蕩器(OEO)系統發生起振。同時通過鎖頻電路對光學微腔進行鎖頻，當系統達到平衡狀態能夠穩定振蕩時，振蕩峰位于10.4GHz處，如圖2所示。

實驗結果：

圖3：左圖為鎖頻電路未作用時相位噪聲圖，右圖為鎖頻電路作用時系統相位噪聲圖

在頻譜儀頻率范圍為9.6GHz~11.3GHz，中心頻率10.4GHz處、實現了單模振蕩，分別測量鎖頻電路作用前后OEO系統的相位噪聲。如上圖3圖3所示。在偏離偏移頻率為10kHz處，單邊帶相位噪聲為分別為-71.34dBc/Hz和-91.35dBc/Hz。可以看出鎖頻電路的引入將相位噪聲降低了約20dBc。

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審核編輯 黃宇