[发明专利]产生双倍频单边带光载毫米波的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种产生双倍频单边带光载毫米波的装置和方法。

背景技术

光纤-无线通信技术采用光纤链路来传输无线电信号，将宽带无线通信的可移动、点对多点接入等特性与光纤通信的超带宽、高可靠性有机结合起来，为大容量、低成本的无线电信号有线传输和超过Gbit/s的超宽带无线接入提供了理想的解决方案。对于光纤无线系统，产生高品质的光载毫米波是实现系统通信的关键技术之一。近年来，国内外研究人员提出了许多光载毫米波产生方案，包括双边带光载毫米波，单边带光载毫米波，载波抑制光载毫米波。其中的单边带光载毫米波由于能有效地克服光纤色散影响，具有明显的技术优势。

不过，在目前的单边带光载毫米波产生方法中，一般仅能产生与调制信号频率相等的单边带光载毫米波。若要产生诸如60GHz、100GHz等更高频率的光载毫米波信号，则需要60GHz甚至100GHz的高速调制器件。由于现有技术的限制，这些器件尚未商用，即便商用化，其系统的成本非常昂贵。因此，如果能基于双倍频的方法利用传统的低速率商用调制器件产生出高频率的单边带光载毫米波信号，将有效地提高光载毫米波的产生效率，降低系统成本。

经对现有技术的文献检索发现，Jianjun Yu等人在IEEE Photonics Technology Letters，20(7)：478-480(《IEEE光子学技术快报》2008)上发表的ANovel Scheme to Generate Single-Sideband Millimeter-Wave Signals by Using Low-Frequency Local Oscillator Signal(《采用低频率本振信号产生单边带光载毫米波的新型方案》)中提及，首先使用双电极的马赫-曾德尔调制器产生包含中心载波和二阶上/下边带的光学双边带信号，再采用可调谐滤波器滤除其中的一个二阶边带，使得中心载波和另外一个二阶边带通过滤波器，从而产生双倍频的单边带光载波毫米波。然而，该装置采用的光学外部器件较多，导致整个系统的插入损耗较大。另一方面，由于该装置借助光带通滤波器来滤除其中的一个二阶边带，该光带通滤波器的中心波长以及通带频率的范围必须能根据光载波的中心频率以及调制信号频率的变化进行调节，整个装置的可调谐性较差，尤其不易于扩展至波分复用系统。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种结构简单、扩展性强的可调谐双倍频单边带光载毫米波产生装置和方法。本发明采用一个嵌套结构的马赫-曾德尔调制器，基于光信号的线性调制和干涉叠加技术，通过调节移相器的相移量，通过合理设置嵌套马赫-曾德尔调制器的主偏置电压以及上/下臂两个子调制的偏置电压，从而产生2倍于调制信号频率的双倍频单边带光毫米波，降低了系统的成本。

本发明采用以下具体技术方案实现：

本发明提出的双倍频单边带光载毫米波产生装置包括可调光源、射频信号源、电放大器、电分路器、移相器、嵌套马赫-曾德尔调制器，其特征在于：所述可调光源的输出端与嵌套马赫-曾德尔调制器的光输入端相连；所述射频信号源的输出端与电放大器输入端相连；所述电放大器的输出端与电分路器的输入端相连；所述嵌套马赫-曾德尔调制器由上/下臂两个子调制组成；所述电分路器的两个输出端口分别连结嵌套马赫-曾德尔调制器的上臂子调制器的射频驱动端口和移相器的输入端口；所述移相器的输出端与嵌套马赫-曾德尔调制器的下臂子调制器的射频驱动端口相连；

其中，所述的嵌套马赫-曾德尔调制器由集成在单个芯片上的同结构、同性能的上/下臂两个子调制器组成，两个子调制器都有射频驱动端口和偏置端口，嵌套马赫-曾德尔调制器有主偏置端口，用于控制两个子调制器输出光信号的相位差。

本发明提出的双倍频单边带光载毫米波产生方法包括以下步骤：

步骤一、可调光源输出频率为fc的连续光波进入嵌套马赫-曾德尔调制器后被分成上下两路，分别由上/下臂两个子调制器进行调制，射频信号源输出频率为fe的正弦本振信号通过电放大器放大后被电分路器分成等功率的两路信号：第一路正弦本振信号驱动上臂子调制器，第二路正弦本振信号经移相器移相后驱动下臂子调制器；

步骤二、调节嵌套马赫-曾德尔调制器的上/下臂两个子调制器的偏置电压，使得两个子调制器的输出端分别产生重复频率都为2fe的光双边带信号；

其中，所述重复频率为2fe的光双边带信号由中心载波fc、二阶上边带fc+2fe以及二阶下边带fc-2fe三个频率分量组成；