[發明專利]高線性響應的微波光子信號調制與解調裝置

無效

• 申請號: 201010151423.5
• 申請日: 2010-04-21
• 公開（公告）號: CN101834670A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 李朝暉;關柏鷗
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12;H04B10/18;H04B10/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本發明屬于光纖通信領域和模擬光纖鏈路系統；更準確地說，是高線性響應的微波光子信號調制與解調裝置。

背景技術

微波光纖傳輸技術的研究主要集中在系統增益、帶寬、噪聲指數和無雜散動態范圍的提高上。微波光纖傳輸系統實現的思路總體上可分為非相干(強度調制/直接檢測)系統和相干系統兩類。強度調制/直接檢測(IM/DD)系統不能檢測光載波的相位和頻率，因此只能通過強度調制方式載運微波信號，這類系統實現相對簡單、容易，但所能達到的性能也有限；而相干系統可選擇調幅(AM)、調相(PM)、調頻(FM)等多種調制方式，在系統性能上具有更大的潛力，主要問題是系統相對復雜、實現難度較大。總體而言，兩種方式的技術優勢不同，面臨的主要技術難點也不同。

根據光調制方式的不同，又可將強度調制/直接檢測系統分為：直接調制和間接調制(或外調制)兩種。直接調制是通過直接改變激光器的工作電流來實現光強度調制的。這種調制技術的優點是簡單、低成本、三階交調失真小，缺點是調制帶寬有限、存在二階交調失真，受激光器的發光效率和相對強度噪聲(RIN)影響，系統的增益低、噪聲系數高。盡管經過很大努力使性能得到有效改善，但無法從根本上克服其先天的缺失。因此，這種系統主要應用對象是CATV或無線通信。間接調制是在激光器外接光調制器，通過給調制器施加微波信號來實現光調制。與直接調制方式正好相反，間接調制方式的優點體現在：調制帶寬大、二階交調失真小，可通過增加光功率來提高系統增益，由于激光器工作在連續光(CW)輸出狀態，系統噪聲系數低。缺點是：三階交調失真嚴重，結構復雜、成本高等問題。調制器線性化是提高基于直接外調制的微波光纖傳輸系統無擴散動態范圍(SFDR)的主要手段，最新的研究報道是用線性化的調制器獲得超過-130dB-Hz^2/3的系統SFDR。然而目前線性化的光調制器制作復雜、成本高。

光纖相干傳輸技術在系統動態范圍(SFDR)、增益以及噪聲方面都有著巨大潛力，如相位調制器具有固有的高線性調制特性，不需要偏置點的優化控制，而且制作簡單、成本低；相干檢測在低光功率的情況下可獲得高系統增益和低噪聲系數；相干系統可采用調相、調幅、調頻、調偏振態等多種調制方式。因此，在微波光纖傳輸技術出現之初，相干傳輸技術就受到關注和研究，但由于該技術對激光器的相位噪聲很敏感，導致接收系統復雜、穩定性差，甚至不可行。故此，逐漸讓位于幅度調制/直接探測(IM/DD)技術，失去關注。

綜上所述，光信號處理技術已開始在移動通信、無線寬帶接入網中起到越來越重要的作用，尤其是在毫米波通信以及智能天線的控制方面，毫米波本振信號的光學產生方案以及解決寬帶信號的調制非線性問題方面將發揮更大、更重要的作用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供高線性響應的微波光子信號調制與解調裝置，徹底解決基于幅度調制/直接探測技術的微波光纖傳輸系統中由于光電調制器所引起模擬信號的非線性畸變問題，極大地提高了微波光纖傳輸系統的性能。

本發明的目的可以通過下述技術方案實現：包括依次連接的具有偏振正交輸出的雙頻激光器、工作在雙偏振調制狀態下的光相位調制器以及光電探測器。

所述雙頻激光器是分布反饋式激光器或分布布拉格反射鏡式激光器。

優選的，為了提高偏振正交信號的探測靈敏度，在接收機使用偏振控制器和檢偏器，依次放在所述光相位調制器和光電探測器之間。

優選的，為了簡化接收機結構，在發射機采用偏振控制器和提供差分群延遲的保偏光纖，依次放在所述光相位調制器和光電探測器之間；更優選的，所述保偏光纖的差分群延遲為雙頻激光器頻差的一半。

優選的，為了進一步簡化發射機的結構，所述光相位調制器的輸出端為保偏光纖，同時在所述光相位調制器和光電探測器之間增設保偏光纖；所增設的保偏光纖與光相位調制器輸出端的保偏光纖的偏振主軸之間成45°夾角。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：