[發明專利]一種太赫茲信號的生成方法及裝置

有效

• 申請號: 202011587195.6
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112821956B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 朱敏;雷明政;李愛杰;蔡沅成;張教;黃永明;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 網絡通信與安全紫金山實驗室
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516;H04B10/90
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種太赫茲信號的生成方法及裝置，屬于光通信技術領域，其中，生成裝置包括光頻梳發生器，所述光頻梳發生器的輸出端與第一光濾波器連接；所述第一光濾波器的上通道連接光電調制器，所述第一光濾波器的下通道連接移頻器；所述光電調制器的輸出端和所述移頻器的輸出端分別與第二光濾波器連接；所述第二光濾波器的下通道通過閉環反饋補償裝置與所述移頻器連接。該太赫茲信號的生成方法及裝置是基于單外差閉環反饋穩相技術；該技術使得接收端無需利用DSP算法對接收到的太赫茲波進行相位補償，即可實現無誤碼接收；此外，利用壓控振蕩器和移頻器進行光信號相位補償，具有響應速度快和相位補償范圍大的優點。

技術領域

本發明涉及光通信領域，尤其涉及用于高頻、大帶寬光載無線鏈路太赫茲信號的生成方法及裝置。

背景技術

隨著無線通信的蓬勃發展，低頻率的優質頻譜資源呈現枯竭之勢。當前提高頻譜利用率的技術，例如正交頻分復用技術和高階調制技術，也難以滿足通信數據流量的快速增加。解決頻譜資源枯竭的一種有效手段是采用太赫茲技術，因為太赫茲的頻率可高達10THz，這為無線通信提供了幾乎無盡的頻譜資源。由于光子學高頻和大帶寬的天然優勢，基于光子學的太赫茲波產生方案倍受關注。

基于光子學產生太赫茲波最直接的方法是利用兩個自由運轉的激光器。然而，這種方法存在激光器頻偏和線寬導致的相位噪聲，相位噪聲會造成嚴重的誤碼。激光器頻偏和線寬導致的相位噪聲可以利用數字信號處理(DSP)算法進行補償，但是DSP算法會帶來大的功耗和延時，增加接收端的成本，影響信息的實時傳遞。激光器頻偏和線寬導致的相位噪聲也可以利用光頻梳來消除，但是輸入數據信號對光頻梳進行調制的過程中，往往會引入物理光學路徑分離導致的相位噪聲。在基于光頻梳產生載有數據信號的太赫茲波鏈路中，消除物理光學路徑分離導致的相位噪聲，提高太赫茲波相位的穩定性顯得十分必要；但就目前為止，依舊缺乏結構簡單、應用可行性強的方案。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種低相噪的光載太赫茲信號的生成方法及裝置，具有結構簡單、響應速度快、相位補償范圍大等優點。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種太赫茲信號的生成方法，包括以下步驟：

對光頻梳發生器產生的相干光梳齒進行雙通道濾波；其中，上通道獲得第一和第二信號光梳齒，下通道獲得第一和第二本振光梳齒，第二信號光梳齒和第一本振光梳齒頻率相同；

對所述第一和第二信號光梳齒進行單邊帶調制，產生第一和第二信號光邊帶并保留所述第一和第二信號光梳齒；同時通過移頻器對所述第一和第二本振光梳齒進行移頻獲得第三和第四本振光梳齒；

將所述第一和第二信號光邊帶、第一和第二信號光梳齒與所述第三和第四本振光梳齒進行耦合，并對耦合后的信號第二次雙通道濾波，其中上通道獲得第一信號光邊帶、第一信號光梳齒和第四本振光梳齒；下通道獲得第二信號光梳齒和第三本振光梳齒；

利用所述第二信號光梳齒和第三本振光梳齒輸入閉環反饋補償裝置對所述移頻器進行閉環反饋控制。

可選的，利用所述第二信號光梳齒和第三本振光梳齒對所述移頻器進行閉環反饋控制，進一步包括：

對所述第二信號光梳齒和第三本振光梳齒進行外差拍頻獲得低頻反饋光電流；

對所述低頻反饋光電流依次進行分頻、鑒相、低通濾波和積分操作，獲得控制壓控振蕩器的驅動電壓；

利用壓控振蕩器的驅動電壓控制壓控振蕩器的輸出頻率和相位，再通過所述移頻器進而控制所述第三和第四本振光梳齒的頻率和相位。

可選的，所述第一信號光梳齒在光電調制器中被輸入中頻數據信號單邊帶調制，產生第一信號光邊帶并保留第一信號光梳齒；所述第二信號光梳齒在光電調制器中被輸入中頻數據信號單邊帶調制，產生第二信號光邊帶并保留第二信號光梳齒。