2.2.2 光學鎖相環

光學外差法還可以利用光學鎖相環實現兩路光波相位鎖定。光學鎖相環生成毫米波工作原理如圖2.3所示。鎖相環系統主要由兩個激光器、一個PD、一個相位檢測器、一個低通濾波器、射頻信號放大器和參考RF信號生成器組成。鎖相環系統中兩個激光器輸出光波耦合后通過 PD 拍頻生成頻率等于兩個光波波長間隔頻率的毫米波信號，然后這個電信號被輸入一個由電混頻器和低通濾波器組成的相位檢測器。相位檢測器還需要一個參考 RF 信號生成器，相位檢測器的輸出信號頻率即為參考 RF 信號與生成的毫米波信號的相位差，然后再利用反饋線路將這個信號反饋到其中的一個激光器，從而實現對兩個不相干激光器輸出光波的鎖相工作。該方法的鎖相范圍受兩個激光源的線寬和反饋線路長度兩個參數的影響，為了保證有效的鎖相，不僅需要兩個激光源應使用窄線寬光源，而且要盡量縮短光學鎖相環線路的長度。和光注入鎖定技術相比，該方法適合光信號遠程分布的毫米波生成方案。值得注意的是，RF參考源信號的頻率不需要和拍頻生成 RF 信號頻率相同。光學鎖相環技術與光注入鎖定技術相比，可以實現相對更大的鎖相頻率范圍，但是系統結構相對更復雜，對器件性能要求會更高。

圖2.3 光學鎖相環法生成毫米波工作原理

光學鎖相環和光注入鎖定技術都能較好地對輸入 PD 的兩路光波信號進行鎖相，獲得的毫米波相位噪聲性能都比較好，但是兩種方法都需要額外的 RF參考源，并且鎖相效果和結構復雜度及器件要求是成正比的，因此這將對他們在實際工作中的應用起到非常大的限制作用。