[实用新型]基于硅基环形谐振腔的高阶高斯脉冲光学发生装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种基于硅基环形谐振腔的高阶高斯脉冲光学产生技术，涉及到光纤通信、光纤传感、光学谐振腔、微波光子，具体地讲就是基于马赫增德尔调制器和硅基环形谐振腔N阶光微分器的高阶高斯脉冲光学发生装置。

背景技术

超宽带脉冲UWB（Ultra-WideBand）技术是短距离高速无线通信的热门技术，具有高速率、极短的脉冲持续时间、无需载波发射、极低的功率谱密度等诸多特点。但是由于其功率谱密度较低，所以能够传输的距离很短，大概只有几米到十几米的距离，为了解决以上问题，基于光纤无线ROF（Radio Over Fiber）的UWB传输技术（UWB Over Fiber）引起了人们的极大兴趣，由于光纤具有极低的损耗和很宽的带宽，因此用光纤来传输UWB信号，可以大大增加UWB信号的覆盖范围，因此UWB通信系统在未来可以集成到整个光通信系统当中。在UWB Over Fiber系统当中，光学方法产生UWB信号是其关键技术，如果直接采用电的方式产生UWB信号，需要通过电光转换设备把电UWB信号转换成光UWB信号，致使系统复杂，成本增加；另一方面，使用电法式产生UWB信号，其产生的脉冲绝对宽度或相对带宽受限，并且对电路要求苛刻、成本高昂。此外光学产生UWB信号还有其他一些优点，比如体积小、重量轻、噪声小、可调性高以及抗电磁干扰等。

正因为光学法产生UWB信号具有诸多的优点，因此国内外对光学法产生UWB信号展开了广泛而深入的研究，根据调制格式的不同，UWB信号的产生技术有很多种，比如采用相位调制，通过相位调制到强度调制的转换来产生UWB信号，但是这种方法产生的UWB信号具有比较高的啁啾，这样，当UWB信号在光纤中传输的时候，由于色散的影响，会使得UWB脉冲形状发生畸变；也可以采用强度调制的方法产生，通过两个高斯信号的延迟叠加技术来产生UWB信号，使用半导体光放大器的交叉相位调制特性、使用非线性光环路镜等也可以产生UWB信号；也可以采用外调制的方法来产生UWB信号，外调制器是一种成熟的商用器件，尤其是铌酸锂马赫增德尔调制器MZM（Mach Zehnder Modulator），在光通信系统中具有广泛的应用。

除此以外，UWB信号还可以通过光学微分的方法产生。对高斯光信号在光域直接进行微分操作，经过光电检测器检测后，即可得到高阶高斯脉冲，这种高阶高斯脉冲就是UWB信号。微分操作会使得信号频谱往高频方向移动，减少了低频分量成分，高阶高斯脉冲更加符合美国联邦通信委员会FCC（Federal Communication Commission）标准对UWB信号的要求。中国发明专利《双极性超宽带单周期脉冲的产生装置》（申请号：201010152281.4）采用硅基环形谐振腔作为一阶光微分器，用来产生UWB信号，但该发明仅能对信号进行一阶微分操作。本实用新型采用外调制器和N阶光微分器相结合的方法产生超宽带高阶高斯脉冲，其中外调制器采用MZM，当硅基环形谐振腔工作在临界耦合状态时，可以对光信号在时域上进行一阶微分操作，因此可以采用N个工作在临界耦合状态的硅基环形谐振腔级联的方式构成N阶光微分器。该方案采用硅基环形谐振腔构成的N阶微分器，对高斯信号在光域直接微分，来产生高阶高斯脉冲。

实用新型内容

本实用新型是一种基于硅基环形谐振腔的高阶高斯脉冲光学发生装置，初衷是利用硅基环形谐振腔和MZM，来产生高阶高斯脉冲。其基本原理是对MZM设置适当的偏置电压，当电高斯脉冲序列施加到MZM上后，MZM产生高斯光脉冲，然后使用硅基环形谐振腔构成的N阶光微分器，在光域直接对高斯脉冲进行微分处理，用光学方法生成高阶高斯脉冲。

基于硅基环形谐振腔的高阶高斯脉冲光学发生装置，其特征在于：比特序列发生器、高斯脉冲发生器、射频信号功分器、射频信号移相器、连续波激光器、马赫增德尔调制器、第一硅基环形谐振腔一阶光微分器、第二硅基环形谐振腔一阶光微分器…、第N硅基环形谐振腔一阶光微分器、光电检测器；

具体连接方式为：

比特序列发生器输出端接高斯脉冲发生器的输入端，高斯脉冲发生器的输出端接射频信号功分器输入端，射频信号功分器的第一电输出端口接马赫增德尔调制器的第一电驱动端口，射频信号功分器的第二电输出端口接射频信号移相器的输入端，射频信号移相器的输出端接马赫增德尔调制器的第二电驱动端口；

连续波激光器的输出端接马赫增德尔调制器的光输入端，马赫增德尔调制器的光输出端接第一硅基环形谐振腔一阶光微分器的输入端；

第一硅基环形谐振腔一阶光微分器的输出端接第二硅基环形谐振腔一阶光微分器的输入端；