[發明專利]基于啁啾測量反饋控制的模擬直接調制光載射頻鏈路裝置

在審

• 申請號: 201810339216.9
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108519163A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 金曉峰;張楊;金向東;余顯斌;池灝;鄭史烈;章獻民;馮林高
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00;H01S5/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種基于啁啾測量反饋控制的模擬直接調制光載射頻鏈路裝置，包括射頻源、半導體激光器、光纖耦合器、長光纖、光電探測器、聲光調制器、法拉第旋轉鏡、模數轉換器、微處理器；其中射頻源、激光器、長光纖、光電探測器構成一個傳統的直接調制光載射頻鏈路，用于直接調制光信號的傳輸；光纖耦合器、長光纖、法拉第旋轉鏡、射頻源、聲光調制器、光電探測器構成啁啾測量模塊，采用邁克爾遜型延時自外差法測量光信號初始啁啾的大小，用于產生控制信號。相比沒有反饋的直接調制光載射頻鏈路，本發明通過檢測激光啁啾的大小對半導體激光器工作狀態進行反饋控制，經過長光纖傳輸后高次諧波分量降低，大大提升了鏈路的性能。

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，具體涉及一種基于啁啾測量反饋控制的模擬直接調制光載射頻鏈路裝置。

背景技術

隨著信息化社會的推進，人們對于通信速率和質量的要求越來越高，這就對通信系統自身的性能提出了更高的要求。通信容量的逐漸增加和頻譜資源的日益緊張，使得通信頻段越來越高，導致了微波通信異常擁擠，給微波通信帶來了若干突出的問題，其主要表現在微波傳輸介質(如同軸線纜、波導等)對高頻微波進行長距離傳輸時具有很大的損耗，從而使得頻率向高頻擴展受限。然而，光纖通信具有信道信號穩定、傳輸損耗低、體積小、重量輕、帶寬高、電磁泄露很小、易于安裝維護等優點，這正是解決前述問題的全新手段。進而，促成了一種將兩者優勢結合起來的新傳輸技術，即光載射頻傳輸(RoF)技術。

光載射頻技術是微波技術與光子技術相結合的新傳輸技術，是利用光學的方法來處理微波信號。作為光載射頻技術的核心，微波光鏈路起著接收并提供微波信號輸出，直接進行微波信號傳輸的作用。微波可以提供低成本、可移動的接入方式，而光纖可以提供低損耗，高帶寬連接和抗電磁干擾特性，在光纖中可以實現射頻波，甚至更高頻段信號的無衰減、無信道間相互干擾帶通傳輸；從結構上來看，直接調制光載射頻鏈路收發系統結構簡單、損耗低、噪聲小、利于應用。Stephens等人于1987年提出了簡單的直接調制光載射頻鏈路，該鏈路將信號直接作用在光源上，把要傳送的信息轉變為電流信號注入到半導體激光器中，從而獲得相應的光信號；直接調制具有簡單、經濟、容易實現等優點，但是，當采用直接調制時，啁啾現象與調制頻率成正比，半導體激光器的動態譜線變寬，單模光纖色散增加，這將導致傳輸譜展寬，直接限制傳輸距離和系統容量。在之后的30年中，許多諸如光外差平衡探測技術、相干技術、載波抑制技術和阻抗匹配等新技術、新方法陸續被引入的微波光鏈路中以優化性能。對于光發射機，目前的研究熱點在于對半導體激光器進行阻抗匹配，提高傳輸帶寬；對激光器溫度進行精確控制，延長半導體激光器的工作壽命；對數字信號傳輸碼型進行優化，減小啁啾帶來的誤碼率影響。但是，對初始啁啾及其引起光譜展寬，鏈路性能惡化所導致模擬傳輸系統性能降低的研究卻甚少。

半導體激光器內部封裝有激光芯片和熱電制冷器(TEC)，偏置電流流過激光芯片，產生光信號，由于激光器工作時產生熱量，需要熱電制冷器對激光芯片溫度進行控制，流過激光芯片的偏置電流大小和溫度狀態會影響激光器直接調制時產生的啁啾量大小。

直接調制光載射頻鏈路一般采用恒流源供電，射頻信號通過Bias Tee芯片將偏置電流與射頻信號耦合在一起，加到激光器正極；另一種方法是將偏置電流加在半導體激光器正極，射頻信號通過耦合電路加到激光器負極上。無論哪一種驅動方式，都會導致激光器有源區折射率的改變，產生頻率啁啾，引起輸出光譜展寬；初始啁啾使得系統傳輸情況變得更加復雜，大大限制了直接調制光載射頻鏈路的傳輸距離。因此，對直接調制激光器初始啁啾進行控制，使其處于較低水平是提升直接調制光載射頻鏈路性能的重要方式。

發明內容

為了提升現有直接調制光載射頻鏈路的性能，本發明提供了一種基于啁啾測量反饋控制的模擬直接調制光載射頻鏈路裝置，其為結構簡單、易于實現的新型反饋控制方式，通過控制激光器的偏置電流和溫度，使激光器工作在性能最佳狀態。

一種基于啁啾測量反饋控制的模擬直接調制光載射頻鏈路裝置，包括：