[发明专利]一种基于DPMZM的高线性度微波光子链路实现系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高线性度微波光子链路实现系统，特别是涉及一种基于非对称功率分配双平行马赫曾德尔调制器(Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator，DPMZM)的高线性度微波光子链路实现系统，属于微波光子信号传输和处理技术领域。

背景技术

微波光子学是微波与光子技术结合的一门新兴学科，其中光生毫米波技术、光纤无线电(ROF)技术、光控相控阵技术等微波光子学技术分支成为近年来国内外研究的热点。微波光子链路作为这些技术的实现基础，具有传输容量大、非线性抑制能力强、抗电磁干扰等特点。可将接收到的宽带射频信号调制到光域进行长距离传输、多路分发及处理，通过系统集成还可以有效降低其体积、重量和功耗。因此被广泛应用到军事和民用领域，如电子战、雷达、遥感探测、无线通信、有线电视(CATV)等领域。

线性度是表征微波光子链路性能的重要指标之一，无杂散动态范围(Spurious-Free Dynamic Range，SFDR)的大小表示线性度的好坏。受波导的非线性响应影响，射频信号电光调制过程会给微波光子链路带来一定的非线性失真，影响微波光子链路的线性度。其中三阶交调干扰(Third-Order Intermodulation,IMD3)是影响系统线性度最重要的非线性项，其落在射频信号频带内，难以通过滤波器消除。三阶交调干扰的出现会严重影响微波光子链路对宽带射频信号的接收性能。因此要实现高线性度的微波光子链路就意味着要对三阶交调干扰做更好的抑制。

在微波光子链路中，承担电光转换的电光外调制模块是影响线性度性能的关键部件。在多种电光外调制模块中，以马赫曾德尔调制器(MZM)为核心的电光调制模块由于其高速、高消光比、低插损的优点，应用最为广泛。单个MZM由于只存在一条光波干涉路径，三阶交调干扰分量和基波分量随调制深度有相同的变化趋势，并且没有可以利用的有效抑制三阶交调干扰的偏置点。因此要找到能够抑制三阶交调干扰的电光外调制模块设计方案，需要采用两个以上MZM级联或者并联的方式，增加光波干涉路径，控制不同路径的光强、调制深度、偏置点及路径间相位延迟等信息，使得不同电光调制过程产生的三阶交调干扰失配，相互抵消。在两个MZM并联的设计方案中，随着商用化的集成电光调制器DPMZM的出现，研究基于DPMZM的高线性度微波光子链路成为近年来的研究热点。

国内外的研究针对基于DPMZM的高线性度微波光子链路提出了多种设计方案。其中包括改变DPMZM中Y型分支波导光强比和射频功率比，利用双偏振结合DPMZM抑制IMD3，光电探测后利用数字信号处理抑制IMD3，以及研究双驱动DPMZM四个电极相位关系，改变偏置点抑制IMD3等。但以上方案中IMD3抑制不充分，未能实现高线性度的微波光子链路。

现有DPMZM微波光子链路典型实现方法：

(1)Guanghao Zhu,“A Broadband Linearized Coherent Analog Fiber-Optic Link Employing Dual Parallel Mach–Zehnder Modulators，”Photonics Technology Letters，vol.21,no.21，2009.

该文章利用DPMZM实现了线性化的载波抑制双边带调制的微波光子链路。通过严格控制输入和输出Y型分支波导光强，利用干涉相消原理使得上下两分路中产生的三阶交调干扰相互抵消，达到抑制三阶交调干扰，提高微波光子链路线性度的目的。

该系统能够有效提高微波光子链路线性度，但是需要对DPMZM的两Y型分支波导的光强进行严格控制，这在光域是很难实现的，且目前没有成熟的货架产品可以使用，实施难度较大。

(2)喻松，“一种基于双驱动DPMZM的实现高线性度微波光子链路的方法。CN201210499691.5”。

该专利提出了一种基于射频信号相位控制的DPMZM微波光子链路的高线性度系统，该方法通过控制上下行子调制器的四个电极之间微波信号相位关系和上下行子调制器的偏置点，在链路接收端用光电二极管直接检测后，实现了对三阶交调的抑制，有效提高微波光子链路线性度。

该专利通过改变不同电极之间信号相位关系，实现三阶交调干扰抑制。此种方法要求对四路射频信号的相位分别进行精确控制，实际操作时系统较为复杂，对光学器件的工艺水平提出严苛要求，且由电移相器引起的系统稳定性较差。

发明内容