光電振蕩器

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定義

光電振蕩器（Optoelectronic oscillator,OEO）一般是由光源、強度調制器、濾波器、光電探測器(PD)構成的具有正反饋光電混合回路的微波光子自激振蕩系統。它利用調制器以及光纖低損耗的特性將連續光變為穩定的、頻譜干凈的射頻/微波信號。

采用光纖環路結構的光電振蕩器可以認為是一個反饋式的微波環形腔。由于通常的介質諧振腔腔長很短，需要很高的品質因子才能保證輸出的微波信號具有較小的線寬和較高的頻率穩定度。由于受到體積和損耗的影響，介質振蕩器很難做到很大的腔長。然而，轉換為光信號后，利用光纖具有的寬帶和低損耗特性，可以顯著減少縱模的線寬，并對環路的相位更加敏感，從而獲得更高的頻率穩定度、更低的相位噪聲以及更窄的高性能微波輸出。

▲ 光電振蕩器結構圖

藍寶石振蕩器

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定義

藍寶石（Sapphire）是剛玉寶石中除紅色的之外其它顏色剛玉寶石的通稱,其主要成分為氧化鋁。藍寶石具有極低的介質損耗，其頻率與品質因數的乘積是目前所有材料中最高的。利用藍寶石構建諧振器時，常將藍寶石做成圓柱形，放入金屬腔內。支撐件一般采用低損耗易加工的材料。支撐件將晶體與金屬腔連接起來。

藍寶石振蕩器（Sapphire Resonator Oscillator,SRO）是利用高品質因數的藍寶石諧振器作為極窄帶的濾波器，加上放大和移相環節構建振蕩器，經過相關電路驅動后產生穩定的頻率。由于直接在X頻段實現振蕩和信號輸出，避免了傳統倍頻和濾波放大環節產生相位噪聲惡化，因此藍寶石振蕩器SRO在偏離載波遠端的穩定性要遠高于晶振倍頻器。

▲藍寶石振蕩器結構圖

藍寶石振蕩器分為低溫藍寶石振蕩器CSO（Cryogenics Sapphire Oscillator）和恒溫型藍寶石振蕩SRO(Oven Controlled Sapphire Resonant Oscillator)。CSO通常采用液氦或液氮制冷方式將藍寶石晶體溫度降低，從而獲得極高的品質因數和超高穩定的輸出，但由于昂貴和龐大的制冷設備限制了CSO的使用。SRO采用恒溫控制方式，將藍寶石晶體溫度控制在室溫的某個范圍，避免了外界溫度變化帶來的頻率波動，從而使得SRO可以應用于多種場合。

二者的區別

• 光電振蕩器融合了微波技術和光子技術的各自優勢，具有大帶寬和高頻率等優點，可作為高性能微波光子信號源，應用于涉及微波信號的產生、處理或接收的各種場合中。
• 光電振蕩器結構較為復雜，特別是需要較長的光纖，長度可能長達數公里，這樣集成較為復雜，難以工程化應用。
• 在藍寶石振蕩器的基本環路中，藍寶石諧振器作為系統的核心器件，可視為帶寬非常窄的濾波器，濾除其他雜散，信號頻譜極為純凈，可獲得超穩信號。
• 藍寶石振蕩器結構緊湊，易于集成，通過特別的設計減小溫度和振動的影響，可以作為模塊結構，具有良好的應用前景。

目前市場上的恒溫控制型藍寶石振蕩器有長沙天穹電子研發生產的 TQSRO-C50 ，是一款緊湊型恒溫控制型藍寶石振蕩器，核心部件采用高品質因數的藍寶石諧振器，可輸出超低相位噪聲信號，采用高精度恒溫控制克服外部環境溫度的影響，其輸出信號的穩定性顯著優于晶振倍頻器，可以被外部參考鎖定。TQSRO-C50具有優異的性能，為無線測控、寬帶通信、量子測量和遙測遙感提供基準頻率信號，適合于安裝尺寸受限的應用場合。