[发明专利]基于单一FP激光器免调制产生的光梳实现可调ROF系统装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信、微波光子等技术领域，具体讲的是一种基于单一FP激光器免调制产生光梳并直接检波生成可调毫米波装置。

背景技术

微波光子学是研究工作在微波及毫米波频段的光电子器件及其在微波系统、光电子系统中的应用的一门新兴的学科，它将微波学和光子学融合在一起，将两者融合，优势互补，其研究范围包括微波/毫米波信号的光学生成、微波/毫米波频段的光电子器件、光控微波器件、微波毫米波频率的光传输链路等。相比于传统电子传输系统，微波光子链路的最大优势是减小了体积、重量及成本、抗电磁辐射、低色散、大带宽、高速数字传输能力。

尽可能低成本地实现光毫米波的生成技术是降低造价和提高ROF(ROF:RadioOverFiber)系统性能的关键技术。由于毫米波本身工作频段很高(30～300GHz)，实验设备均要求工作于毫米波频段，这些往往造价昂贵以及维护成本高，因此毫米波生成技术的研究重点在于利用低廉的技术成本产生较为稳定的射频毫米波信号。迄今为止，已提出的光毫米波的产生的方法有直接调制检波法，谐波产生法和远程外差法等。其中，直接产生光毫米波的方法由于载波功率过高，通常需要额外的滤波器来提高系统的接收灵敏度。此外，直接调制检波法由于光纤色散影响，差拍得到的电信号强度会随光纤使用长度呈现周期性衰落。常用的解决方法有抑制载波调制和单边带调制技术。采用光纤光栅可以大大减少系统成本，但普通光纤光栅实现抑制载波调制或单边带调制缺乏灵活性，达不到严格单边带传输，传输中还是存在一定的色散影响和载波抑制比的影响。中国专利申请号：200580038051.2提出了一种基于FP-LD互注入的宽带光源二实现的波长锁定的FP-LD中的光学调制方法和系统，但其由于光注入频率很难准确锁定而且结构复杂成本更高。所以，目前在光毫米波产生所采用的设备面临着高色散、高载波抑制比和设备复杂昂贵的问题。

FP激光器是以FP腔为谐振腔，发出多纵模相干光的半导体激光器。这类器件的特点是输出光功率大、发散角较小、光谱较窄、调制速率高，适合较长距离通信。当器件的工作电流超过阈值电流时，激光器发出相干性很好的激光。利用这些特性可以将其用作为毫米波发生器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服传统的光毫米波发生装置制作复杂、成本高、速率低、色散高、载波抑制比高、信号传输距离短等问题。充分利用FP激光器的输出特性和阵列波导光栅的选择特性，提供一种基于单一FP激光器的新型可调毫米波发生器装置。

本发明的技术方案为：

基于单一FP激光器免调制产生的光梳实现可调ROF系统装置，该装置包括FP激光器、阵列波导光栅、光耦合器、强度调制器和光电探测器；具体连接方式为：

FP激光器的输出端接阵列波导光栅的光输入端，光耦合器的输入端接阵列波导光栅的光输出端，强度调制器的输入端接光耦合器的输出端，光电探测器的输入端接强度调制器的输出端。

所述的FP激光器输出的光信号包括间隔分别为10G的21条光边带。

通过控制阵列波导光栅的选择特性将来自FP激光器的21条信号分成21路；进而任意选择两路信号进行耦合实现可调光毫米波的产生并将其应用于ROF系统中。该ROF系统采用的波长适用于O波段(波长范围1260nm-1360nm)、E波段(波长范围1360nm-1460nm)、S波段(波长范围1460nm-1530nm)、C波段(波长范围1530nm-1565nm)以及L波段(波长范围1565nm-1625nm)。

本发明的有益效果具体如下：

发明采用单一FP激光器，对普遍采用的直接产生光毫米波法进行改进，利用FP激光器的输出谱特性和阵列波导光栅的选择特性，不需要任何调制就可以产生多条光梳，而且不需要频响较高的激光器和具有较射频驱动频率的RF器件，就能产生稳定的，低噪声的可调光毫米波并将其应用于ROF系统中。从而有效抑制了传输过程中的色散问题，，大大提高了ROF系统的增益和系统的接收灵敏度。整个系统仅由一个激光器，一个阵列波导光栅，一个耦合器，一个强度调制器以及一个光电探测器组成，具有较为廉价的构建成本，此技术也能应用于多用户的波分复用系统中。

附图说明

图1为基于单一FP激光器的可调ROF毫米波系统装置结构示意图。

图2为FP激光器输出的光信号示意图(对应波长为λ₁～λ₂₁)。

图3为实施方式一中耦合器输出的调制信号示意图。

图4为实施方式二中耦合器输出的调制信号示意图。