[發(fā)明專利]偏振不敏感的高倍頻光載毫米波產(chǎn)生的簡化裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710996421.8
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107733530B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周慧;曾羽婷;陳明
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南師范大學(xué)
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516;H04B10/548
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光載無線（Radio-over-Fiber,縮寫為ROF）通信系統(tǒng)技術(shù)中的光載毫米波產(chǎn)生領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著智能手機(jī)、平板電腦等智能終端廣泛地進(jìn)入人們的生活，人們對各種多媒體寬帶業(yè)務(wù)的獲取和交互提出了隨時、隨地的需求，無線通信的帶寬需求在今后將持續(xù)保持增長的趨勢。無線通信系統(tǒng)中，用高頻率的載波傳輸信息可以提高系統(tǒng)容量。波長為1-10nm這一頻段的無線電波就是通常所說的毫米波，利用這一頻段的毫米波傳輸信號，可以解決無線接入帶寬問題。但頻率高的無線電波在大氣中傳輸衰減快，無法進(jìn)行較長距離的傳輸。因此，將無線通信的可移動性、靈活性和光纖通信的大容量傳輸、高可靠性等優(yōu)點結(jié)合起來產(chǎn)生的光載無線通信（ROF）技術(shù)，可以實現(xiàn)寬帶無線接入。在ROF系統(tǒng)中，信號的產(chǎn)生和光調(diào)制都集中在中心站完成，而基站只實現(xiàn)簡單的光電（O/E）和電光（E/O）轉(zhuǎn)換、電放大和天線發(fā)射的功能，簡化了基站結(jié)構(gòu)。可以通過大量部署基站來降低蜂窩的尺寸，實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)和擴(kuò)容。因此，ROF系統(tǒng)成為未來寬帶無線接入的備選方案。

光載毫米波的產(chǎn)生是光載無線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)之一。光載毫米波的產(chǎn)生技術(shù)有：直接強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)、光外差技術(shù)、外部強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)和基于光器件非線性效應(yīng)的波長變換技術(shù)。其中直接強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)受限于激光器的調(diào)制寬帶，不適合毫米波的產(chǎn)生，光外差技術(shù)受到色散和相位噪聲的嚴(yán)重干擾，采用外部強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生光載毫米波穩(wěn)定可靠。基于光器件非線性效應(yīng)的波長變換技術(shù)包括：交叉相位調(diào)制（Cross-Phase Modulation，縮寫為XPM）、交叉增益調(diào)制（Cross-Aain Modulation，縮寫為XGM）和四波混頻（Four-wave mixing，縮寫為FWM）效應(yīng)。其中，基于四波混頻（FWM）效應(yīng)的全光波長變換技術(shù)，具有對調(diào)制信號速率和調(diào)制格式透明的特點，還可以實現(xiàn)多播波長變換，適用于波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing, 縮寫為WDM）系統(tǒng)的應(yīng)用。

通常產(chǎn)生高頻率的光載毫米波需要采用高帶寬的電光調(diào)制器和高頻率的射頻（Radio Frequency，縮寫為RF）信號源，這會造成系統(tǒng)成本的增加。因此，如何用簡單的裝置和方法產(chǎn)生高倍頻和高穩(wěn)定性的光載毫米波，對于降低系統(tǒng)成本和提升系統(tǒng)性能，具有很強(qiáng)的理論意義和實用價值。

目前，有實驗報道，【Zi-hang Zhu,“Optical generation of millimeter-wave signals via frequency 16-tupling without an optical filter”, Optics Communications, 2015,354:40-47】驗證了一種使用兩個級聯(lián)的雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器（Dual-parallel Mach-Zehnder Modulator，縮寫為DP-MZM）來產(chǎn)生16倍頻的光載毫米波方案，該方案采用的雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器由3個馬赫曾德爾調(diào)制器（MZM）組成，其中兩個子MZM呈并聯(lián)結(jié)構(gòu)嵌入主MZM的兩臂中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難控制每個調(diào)制器的直流偏壓、驅(qū)動信號相位差和調(diào)制深度，且該方案采用兩個DP-MZM相級聯(lián)的方式，插入損耗大，DP-MZM價格昂貴，系統(tǒng)成本較高；【應(yīng)祥岳，基于雙平行MZM和HNLF四波混頻效應(yīng)的24倍頻光生毫米波技術(shù)，光電子·激光，2016，27（8）：814-818】提出了利用DP-MZM和高非線性光纖（Highly-nonlinear Fiber，縮寫為HNLF）中四波混頻效應(yīng)生成24倍頻光載毫米波的方案；【耿紅建，基于雙平行MZM調(diào)制器和四波混頻效應(yīng)的高倍頻微波信號的光學(xué)生成，光電子·激光，2014，25（10）：1926-1930】提出了利用DP-MZM和半導(dǎo)體光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，縮寫為SOA)中四波混頻效應(yīng)生成24倍頻光載毫米波的方案,基于HNLF中四波混頻的波長變換具有較大的轉(zhuǎn)換范圍，但泵浦的頻率必須靠近光纖的零色散點以滿足相位匹配條件來實現(xiàn)可觀的轉(zhuǎn)換效率，基于SOA的四波混頻的波長變換具有增益高，易于滿足相位匹配條件，器件尺寸小，易于集成等優(yōu)點。這兩種方案均實現(xiàn)了24倍頻光載毫米波的產(chǎn)生，但都采用了價格昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器。