[发明专利]一种40GHz、10Gbit/s高速率光毫米波产生新方法与装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种40GHz、10Gbit/s高速率光毫米波产生新方法与装置，可应用于微波光子学、光纤通信、无线光纤接入、光纤光学等领域。

背景技术

近年来，移动话务、宽带流媒体等各种无线业务不断剧增，高速率大容量无线通信需求日益增加。为了实现无线宽带通信，必然要提高其工作频率。然而，目前国内外的大多数无线业务都集中在3GHz以下，并且现有的低频段频率资源几乎都已经被占用，对于3GHz以上的频率资源一般较少应用到商用系统，特别是24GHz和60GHz频段的两个大气传输高损耗窗口大多应用于实验研究，商用较少。如果能充分利用这一频段窗口商用通信，不但能充分利用现有频谱资源，而且还可以实现超宽带的无线接入。但是，随着无线宽带通信工作频率的提高，高层建筑物、高山、森林等复杂地理环境对电磁波的反射和屏蔽作用以及大气中由于吸收和反射引起的损耗等逐渐增加，并使得无线宽带网络的组网变得复杂。为解决上述问题，将光纤通信技术和高频无线接入融合起来的光毫米波产生与传输通信技术Radio-over-Fiber(RoF)应需而生。目前，光毫米波产生与传输技术作为一种新兴发展起来的通信技术已经成为实现超宽带接入的研究热点。

光毫米波的产生是实现高性能传输的重要技术。光毫米波的产生有多种方法，可以通过直接调制技术[1 Hong Wen，Lin Chen，Cheng Huang and Shuangchun Wen，A full-duplexradio-over-fiber system using direct modulation laser to generate optical millimeter-wave andwavelength reuse for uplink connection，Optics Communications，2008，281(8)：2083-2088]、基于单边带[2 W.H.Chen，and W.I.Way，“Multichannel Single-Sideband SCM/DWDM TransmissionSystem，”J.Lightwave Technol.22，1679-1693(2004)；3 C.Wu and X.Zhang，“Impact ofNonlinear Distortion in Radio Over Fiber Systems with Single-Sideband and TandemSingle-Sideband Subcarrier Modulations，”J.Lightwave Technol.24，2076-2090(2006)]、双边带[4 Ming-Fang Huang，Jianjun Yu，Zhensheng Jia，and Gee-Kung Chang，″Simultaneous Generationof Centralized Lightwaves and Double/Single Sideband Optical Millimeter-Wave Requiring OnlyLow-Frequency Local Oscillator Signals for Radio-Over-Fiber Systems，″J.Lightwave Technol.26，2653-2662(2008)]、光载波抑制[5 J.Yu，Z.Jia，L.Yi，G.K.Chang，and T.Wang，“Opticalmillimeter wave generation or up-conversion using external modulators，”IEEE Photon.Technol.Lett.18，265-267(2006)；6 C.Lim，M.Attygalle，A.Nirmalathas，D.Novak，and R.Waterhouse，“Analysis of Optical Carrier-to-Sideband Ratio for Improving Transmission Performance inFiber-Radio Links，”IEEE T Microw Theory，54，2181-2187(2006)；7Qingjiang Chang，Tong Ye，and Yikai Su，″Generation of optical carrier suppressed-differential phase shift keying(OCS-DPSK)format using one dual-parallel Mach-Zehnder modulator in radio over fiber systems，″Opt.Express16，10421-10426(2008)]等外调制技术、光外差技术[8 R.P.Braun，G.Grosskopf，D.Rohde and F.Schmidt，“Optical millimetre-wave generation and transmission experiments for mobile 60GHzband communications”，Electronics Letters，32(7)：626-628(1996)；9 Toshiaki Kuri and Ken-ichiKitayama，″Optical Heterodyne Detection Technique for Densely MultiplexedMillimeter-Wave-Band Radio-on-Fiber Systems，″J.Lightwave Technol.21，3167-(2003)]等来实现。然而，直接调制一般适用于短距离、低频系统[10 Jianxin Ma，Jianjun Yu，Chongxiu Yu，Zhensheng Ji，Gee-Kung Chang，Xinzhu Sang.The influence of fiber dispersion on the code formof the optical mm-wave signal generated by single sideband intensity-modulation.OpticsCommunications 271(2007)396-403]，外调制的双边带方式易引起信号的色散所致衰落效应、单边带和光载波抑制方式易引起信号时域走离[11 Jianxin Ma，Jianjun Yu，Chongxiu Yu，Xiangjun Xin，Qi Zhang.Transmission performance of the optical mm-wave generated bydouble-sideband intensity-modulation.Optics Communications 280(2007)317-326；12 Jianxin Ma，Chongxiu Yu，Zhen Zhou，Jianjun Yu.Optical mm-wave generation by using external modulatorbased on optical carrier suppression.Optics Communications 268(2006)51-57]。光外差技术是一种较有效的高频光毫米波产生技术，但通常具有较高的相位噪声；为了减小和消除相位噪声，光外差技术的应用中不得不引入一些复杂的子系统，如在中心站和基站较长跨距之间加入了复杂的自动频率控制AFC子系统[8]、相位噪声消除电路[9]等。