本申請(qǐng)涉及微波光子學(xué)，尤其涉及一種高性能集成信號(hào)源。

背景技術(shù)：

1、光電振蕩器作為一種能夠產(chǎn)生高質(zhì)量微波信號(hào)的信號(hào)源，已廣泛應(yīng)用于通信、傳感、微波技術(shù)和量子信息等領(lǐng)域。隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，可用載荷和頻譜越來(lái)越少，對(duì)于微波信號(hào)的需求越來(lái)越高。

2、現(xiàn)有的光電振蕩器本質(zhì)上是一個(gè)閉合的光電環(huán)路，其通過(guò)自激產(chǎn)生微波信號(hào)，該微波信號(hào)的相位噪聲與環(huán)路的儲(chǔ)能有關(guān)，儲(chǔ)能越大，相位噪聲越好，而現(xiàn)有的光電振蕩器通常采用長(zhǎng)光纖作為的儲(chǔ)能器，且光纖越長(zhǎng)，光電環(huán)路的儲(chǔ)能越高，光電環(huán)路的q值也就越高，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的微波信號(hào)的相位或頻率噪聲越小，本領(lǐng)域人員通常會(huì)用信號(hào)噪音來(lái)表征微波信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量的好壞。然而，采用長(zhǎng)光纖組成的光電環(huán)路通常具有龐大的體積結(jié)構(gòu)，使得現(xiàn)有的光電振蕩器難以實(shí)現(xiàn)片上集成，且長(zhǎng)光纖極易受到環(huán)境因素干擾，導(dǎo)致振蕩信號(hào)的頻率產(chǎn)生漂移，進(jìn)而使得傳統(tǒng)的光電振蕩器難以得到實(shí)際應(yīng)用。

3、因此，如何提供一種高性能集成信號(hào)源，能夠在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中滿足對(duì)高質(zhì)量微波信號(hào)的使用需求，已成為本領(lǐng)域人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

2、為此，本申請(qǐng)的第一個(gè)目的在于提出一種高性能集成信號(hào)源，能夠提高信號(hào)源的微波信號(hào)的輸出穩(wěn)定性和輸出質(zhì)量。

3、為達(dá)上述目的，本申請(qǐng)第一方面實(shí)施例提出了一種高性能集成信號(hào)源，所述高性能集成信號(hào)源包括片上集成的光芯片和電芯片，所述光芯片包括出光單元和光電探測(cè)器，所述電芯片包括信號(hào)調(diào)整單元、鎖相單元和第一功分器；其中，

4、所述出光單元的第一輸出端與所述光電探測(cè)器的輸入端連接，所述光電探測(cè)器的輸出端與所述信號(hào)調(diào)整單元的第一輸入端連接，所述鎖相單元的輸出端與所述信號(hào)調(diào)整單元的第二輸入端連接，所述信號(hào)調(diào)整單元的輸出端與所述第一功分器的輸入端連接，所述第一功分器的第一輸出端與所述出光單元的輸入端連接；

5、所述光芯片被配置為能夠通過(guò)所述出光單元形成光信號(hào)，并通過(guò)所述光電探測(cè)器將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至所述電芯片；所述電芯片被配置為能夠通過(guò)所述信號(hào)調(diào)整單元和所述鎖相單元對(duì)輸入的所述電信號(hào)進(jìn)行功率放大補(bǔ)償和相位調(diào)控，并將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的微波信號(hào)輸出；所述第一功分器被配置為能夠?qū)⑤斎氲乃鑫⒉ㄐ盘?hào)分為兩路輸出，一路反饋輸出至所述出光單元，構(gòu)成光電反饋閉合環(huán)路，另一路作為輸出端口向外輸出所述微波信號(hào)。

6、可選地，所述出光單元包括依次連接的光放大器、光濾波器、電光調(diào)制器、儲(chǔ)能器件和分光器；其中，

7、所述分光器的第一輸出端與所述光放大器的輸入端連接，并與所述光放大器、所述光濾波器、所述電光調(diào)制器和所述儲(chǔ)能器件共同組成光反饋閉合環(huán)路；所述分光器的第二輸出端與所述光電探測(cè)器的輸入端連接，用于將所述光反饋閉合環(huán)路形成的所述光信號(hào)輸出至所述光電探測(cè)器。

8、可選地，所述光濾波器的輸出端與所述電光調(diào)制器的第一輸入端連接形成所述光反饋閉合環(huán)路；所述第一功分器的第一輸出端與所述電光調(diào)制器的第二輸入端連接，用于將一部分所述微波信號(hào)輸出至所述電光調(diào)制器，并與所述光反饋閉合環(huán)路、所述光電探測(cè)器和所述信號(hào)調(diào)整單元組成光電反饋閉合環(huán)路；所述第一功分器的第二輸出端與外部設(shè)備連接，用于將另一部分所述微波信號(hào)向外輸出。

9、可選地，所述第一功分器的第一輸出端輸出的一部分所述微波信號(hào)與所述第一功分器的第二輸處端輸出的另一部分所述微波信號(hào)的頻率相同，

10、可選地，所述光電探測(cè)器還包括第三輸出端，所述分光器的第三輸出端用于將所述光反饋閉合環(huán)路形成的所述光信號(hào)向外輸出。

11、可選地，所述信號(hào)調(diào)整單元包括依次連接的電放大器、帶通濾波器、第二功分器和移相器；其中，

12、所述電放大器的輸入端與所述光電探測(cè)器的輸出端連接，所述第二功分器的第一輸出端與所述移相器的第一輸入端連接，所述第二功分器的第二輸出端與鎖相單元的輸入端連接，所述鎖相單元的輸出端與所述移相器的第二輸入端連接，所述移相器的輸出端與所述第一功分器的輸入端連接。

13、可選地，所述鎖相單元包括晶振和依次連接的分頻器、鑒相器、低通濾波器、以及壓控振蕩器；其中，

14、所述分頻器的輸入端與所述第二功分器的第二輸出端連接，所述分頻器的輸出端與所述鑒相器的第一輸入端連接，所述晶振的輸出端與所述鑒相器的第二輸入端連接，所述壓控振蕩器的輸出端與所述移相器的第二輸入端連接。

15、可選地，所述移相器的第一輸入端輸入的輸入信號(hào)、所述移相器的第二輸入端的輸入信號(hào)以及所述晶振出的低頻信號(hào)的相位在均保持一致的情況下，所述移相器的輸出端輸出穩(wěn)定的所述微波信號(hào)。

16、可選地，所述儲(chǔ)能器件包括微環(huán)諧振器、回音壁模式光學(xué)微腔、光子晶體微腔、光波導(dǎo)環(huán)形延時(shí)線中的一種。

17、可選地，所述光反饋閉合環(huán)路在增益大于損耗的情況下，所述光反饋閉合環(huán)路在噪聲中激射出所述光信號(hào)；所述光電反饋閉合環(huán)路在增益大于損耗的情況下，所述光電反饋閉合環(huán)路在噪聲中激射出所述微波信號(hào)。

18、本申請(qǐng)?zhí)峁┑母咝阅芗尚盘?hào)源至少包括如下有益效果：

19、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N高性能集成信號(hào)源，該信號(hào)源包括光芯片和電芯片，光芯片包括相互連接的出光單元和光電探測(cè)器，電芯片包括相互連接的信號(hào)調(diào)整單元、鎖相單元和第一功分器，且光電探測(cè)器的輸出端與信號(hào)調(diào)整單元的輸入端連接，第一功分器將輸入的微波信號(hào)分為兩路輸出，其一路反饋輸出至出光單元，與出光單元、信號(hào)調(diào)整單元和鎖相單元共同構(gòu)成光電環(huán)路，另一路則作為輸出端口向外輸出微波信號(hào)。通過(guò)將光信號(hào)與光信號(hào)之間相互耦合形成光電環(huán)路，可以縮小信號(hào)源的體積，降低信號(hào)源的片上集成難度；同時(shí)，通過(guò)將鎖相環(huán)耦合在光電環(huán)路之間，則可以提高信號(hào)源輸出的微波信號(hào)的穩(wěn)定性。

20、本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述高性能集成信號(hào)源包括片上集成的光芯片和電芯片，所述光芯片包括出光單元和光電探測(cè)器，所述電芯片包括信號(hào)調(diào)整單元、鎖相單元和第一功分器；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述出光單元包括依次連接的光放大器、光濾波器、電光調(diào)制器、儲(chǔ)能器件和分光器；其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述光濾波器的輸出端與所述電光調(diào)制器的第一輸入端連接形成所述光反饋閉合環(huán)路；所述第一功分器的第一輸出端與所述電光調(diào)制器的第二輸入端連接，用于將一部分所述微波信號(hào)輸出至所述電光調(diào)制器，并與所述光反饋閉合環(huán)路、所述光電探測(cè)器和所述信號(hào)調(diào)整單元組成光電反饋閉合環(huán)路；所述第一功分器的第二輸出端與外部設(shè)備連接，用于將另一部分所述微波信號(hào)向外輸出。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述第一功分器的第一輸出端輸出的一部分所述微波信號(hào)與所述第一功分器的第二輸出端輸出的另一部分所述微波信號(hào)的頻率相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述分光器還包括第三輸出端，所述光電探測(cè)器的第三輸出端用于將所述光反饋閉合環(huán)路形成的所述光信號(hào)向外輸出。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)整單元包括依次連接的電放大器、帶通濾波器、第二功分器和移相器；其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述鎖相單元包括晶振和依次連接的分頻器、鑒相器、低通濾波器、以及壓控振蕩器；其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述移相器的第一輸入端輸入的輸入信號(hào)、所述移相器的第二輸入端的輸入信號(hào)以及所述晶振出的低頻信號(hào)的相位在均保持一致的情況下，所述移相器的輸出端輸出穩(wěn)定的所述微波信號(hào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述儲(chǔ)能器件包括微環(huán)諧振器、回音壁模式光學(xué)微腔、光子晶體微腔、光波導(dǎo)環(huán)形延時(shí)線中的一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能集成信號(hào)源，其特征在于，所述光反饋閉合環(huán)路在增益大于損耗的情況下，所述光反饋閉合環(huán)路在噪聲中激射出所述光信號(hào)；所述光電反饋閉合環(huán)路在增益大于損耗的情況下，所述光電反饋閉合環(huán)路在噪聲中激射出所述微波信號(hào)。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N高性能集成信號(hào)源，該信號(hào)源包括光芯片和電芯片，光芯片包括相互連接的出光單元和光電探測(cè)器，電芯片包括相互連接的信號(hào)調(diào)整單元、鎖相單元和第一功分器，且光電探測(cè)器的輸出端與信號(hào)調(diào)整單元的輸入端連接，第一功分器將輸入的微波信號(hào)分為兩路輸出，其一路反饋輸出至出光單元，與出光單元、信號(hào)調(diào)整單元和鎖相單元共同構(gòu)成光電環(huán)路，另一路則作為輸出端口向外輸出微波信號(hào)。通過(guò)將光信號(hào)與光信號(hào)之間相互耦合形成光電環(huán)路，可以縮小信號(hào)源的體積，降低信號(hào)源的片上集成難度；同時(shí)，通過(guò)將鎖相環(huán)耦合在光電環(huán)路之間，則可以提高信號(hào)源輸出的微波信號(hào)的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：李明健,李明,郝騰飛,李偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8