[发明专利]双平行电光调制器及其应用方法

说明书

技术领域

本发明公开了双平行电光调制器及其应用方法，属于微波光子技术的技术领域。 

背景技术

模拟光链路是微波光子系统中的基本单元，由于其具有传输损耗低、带宽大、重量轻、体积小、抗电磁干扰等优点，在有线电视、相控阵天线、雷达系统及光载无线通信等领域有着重要应用。在模拟光链路中，激光器发射的光信号首先被微波信号调制(电光转换)，输入到光纤中，然后光纤将调制后的光信号传输到接收端，接收端再通过光电转换恢复出原来的微波信号。 

当前，电光转换主要有直接调制和外调制两种。直接调制激光器虽然简单有效，但会带来非线性啁啾，使激光器的谱线加宽，从而在光纤传输时造成信号失真，所以，外调制是高性能模拟光链路的最佳选择。外调制主要由电光调制器实现，包括相位调制和强度调制两种。相位调制虽然无需偏置且具有很高的线性度，却面临解调器复杂昂贵的问题。相比之下，基于强度调制的链路结构简单，较易实现，但却面临着传输曲线为余弦函数的问题。为了提高强度调制传输曲线的线性度，人们提出了预失真、前馈、双平行电光调制等方法。其中，双平行电光调制具有最大的调制带宽，因为不受高速电器件或电学环路结构的制约。 

双平行电光调制方法的关键在于两支路合并后无光干涉，且在光电转换时实现微波稳定叠加。当前为数字光通信系统设计的集成化的双平行马赫-曾德尔调制器两支路合并时发生了光干涉，因而无法直接用于高线性模拟光链路。为了解决这个问题，人们不得不使用分立器件构成双平行电光调制装置，利用两个激光源或两个探测器来避免光干涉而这必然大大提高了系统的成本。现有的电光调制器采用了平衡探测的方法提高链路的动态范围，这种结构输出两路光纤不适合远距离传输。若是采用额外的激光源会引入更多的相对强度噪声。更为关键的是，分立器件等效而成的电光调制器不利于光子系统的集成化发展趋势。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了适用于模拟 光链路的双平行电光调制器及其应用方法。 

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案： 

双平行电光调制器，其特征在于，包括偏振控制器、偏振分束器、两个偏振调制器、偏振合束器；其中，偏振控制器的输入端口接激光源发出的光信号，偏振分束器的输入端口接收由偏振控制器输出的光信号，偏振分束器的第一输出端口与第一偏振调制器的输入端口连接，偏振分束器的第二输出端口与第二偏振调制器的输入端口连接，第一偏振调制器的输出端口与偏振合束器的第一输入端口连接，第二偏振调制器的输出端口与偏振合束器的第二输入端口连接，偏振合束器的输出端口输出光调制信号至外部的光电探测器。 

所述双平行电光调制器中，偏振调制器具有微波输入端口和直流偏置端口；其中直流偏置端口用于输入直流源信号，微波输入端口用于输入微波源信号。 

一种双平行电光调制器的应用方法，通过控制入射光的偏振态来控制两偏振调制器支路上的功率比，具体如下： 

步骤A、构建光电探测器输出的交流项与第一、第二偏振调制器的输出光功率，以及第一、第二偏振调制器的相位调制系数之间的关系式： 

其中，I_ac为光电探测器输出的交流项， 为光电探测器的响应度，P₁、P₂分别为第一、第二偏振调制器的输出光功率，β₁、β₂分别为第一、第二偏振调制器的相位调制系数，φ₁、φ₂分别为第一、第二偏振调制器的直流偏置，ω₁、ω₂分别为第一、第二偏振调制器的光载波的角频率，t为调制时刻； 

步骤B、在步骤A建立的关系式中，使得第一、第二偏振调制器的输出光功率、以及相位调制系数同时满足：