2.3.3 光电振荡器

光电振荡器（OEO）系统结合了光学和电学技术，通过光纤延迟和能量储存等方法可以实现增加系统的频率稳定性、降低相位噪声等目标，是性能远远超越普通微波振荡器的一种新型振荡系统，OEO系统工作原理如图2.11所示。OEO系统主要包括可调谐激光器、偏振控制器、相位调制器、SMF、功率放大器、PD等。OEO系统工作原理：当一个微波信号驱动PM时，可调谐激光器输入的光波将通过相位调制获得光载波和两个一阶边带光谐波信号。当相位调制光波经过循环器进入 FBG，可以通过调整 FBG 的滤出光波波长滤出相位调制光的一个一阶边带信号，使得相位调制信号成为一个单边带强度调制信号，从而实现PM和IM的转换调制过程。在这里，PM和FBG的联合作用相当于一个微波光子滤波器，FBG的带宽决定了这个微波光子滤波器的带宽。

OEO 系统如果在循环链路中的光信号的增益大于损耗，OEO 将产生振荡回路，从而实现回路中光波的相位锁相，相位噪声性能由 OEO 循环链路的品质因子决定。为了产生低相位噪声的毫米波信号，OEO的循环链路长度应越长越好，从几千米甚至到几十千米。但是，如果 OEO 的循环链路过长，则会因OEO产生大量间隔很小的本征光模，对毫米波的生成产生很坏的干扰。因此，为保证单频振荡，需要使用高品质因子且超小带宽的光滤波器，对光滤波器的性能要求比较苛刻。由于多循环链路的 OEO 结构可以增加光模之间的间隔，因此，OEO通常会采用多循环链路来缓解对滤波器性能的苛刻要求。然而，多个循环链路的 OEO 结构会破坏系统稳定性，并且系统搭建成本较高，更重要的是，采用多循环链路的OEO结构很难实现可调谐毫米波信号的生成。

近年来由于工艺的进步，光学器件的集成度大大提高，OEO备受关注，得到了长足发展。目前常见的 OEO 类型主要有单环选模型、双环选模型、锁相环型、主从环型，基于锁模光电振荡器以及基于无源谐振腔光电振荡器等。

图2.11 OEO系统工作原理