[发明专利]基于量子点激光器的毫米波生成系统及生成方法

说明书

本发明公开了一种基于量子点激光器的毫米波生成系统及生成方法，生成系统包括：用于输出射频信号的射频信号发生器，射频功率放大器，180度移相混合功分器，用于产生梳状光谱信号的InP单片集成量子点激光器，双臂马赫增德尔调制器，输入端与InP单片集成量子点激光器连接用于接收梳状光谱信号，上电极和下电极分别与180度移相混合功分器的第一输出端和第二输出端连接用于接收两路射频信号，输出端用于输出调制生成的梳状光谱信号；经过单行载流子光电探测器光电转换后输出毫米波信号。

技术领域

本发明涉及一种毫米波生成方法，尤其是涉及一种基于量子点激光器的毫米波生成系统及生成方法。

背景技术

随着第五代移动通信(简称5G)时代的到来，无线接入网需要支持的数据传输率将比4G增长数十倍，数据下载的峰值速度可高达20Gbps，宽带化、无线化、个性化及融合化已成为全球通信网络发展的大方向。光纤通信虽然容量巨大却缺乏灵活性和移动性，而基于低频段微波的无线接入技术尽管可以为用户提供灵活的移动服务，但由于频谱资源紧张，无法提供足够的带宽满足用户日益增长的海量数据传输需要。因此，集光纤通信的超大容量和无线通信的灵活性于一身的光载毫米波技术成为最具潜力的下一代超宽带无线接入技术。因具有带宽大、尺寸小、易集成、成本低、抗干扰及安全性高等优势，光载毫米波系统可解决传统微波传输系统在毫米波段存在的损耗大、抗干扰能力弱等问题，可广泛应用于军事雷达、超宽带无线通信、安全监测、医学检测等领域。光载毫米波系统一般由中心站、基站、光纤链路和用户组成，中心站主要负责毫米波信号的生成和处理，通过光纤链路实现中心站与基站之间远距离的数据连接，毫米波系统则负责最后几十米范围的无线覆盖，由此构成具有超宽带的无线接入网络。其中，毫米波的质量将直接影响整个光载毫米波通信系统的最终性能，因此，高质量的毫米波生成技术对高性能的光载毫米波系统研制至关重要。

传统电域的毫米波产生方法主要是利用倍频器将低频率的射频信号经过多次倍频后得到高频率的毫米波信号，需要辅助锁相环、滤波器等电域器件，系统成本昂贵，不利于大规模实施，且生成的毫米波信号具有相位噪声大、频率受限和稳定性差等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、低相噪、高频频率和高稳定性的基于量子点激光器的毫米波生成系统及生成方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于量子点激光器的毫米波生成系统，包括：

射频信号发生器，用于输出射频信号；

射频功率放大器，输入端与所述射频信号发生器的输出端相连，用于接收所述的射频信号发生器输出的射频信号进行放大后输出功率放大后的射频信号；

180度移相混合功分器，输入端与所述射频功率放大器的输出端相连，用于接收所述的射频功率放大器的输出信号，并将其分为两路射频信号分别从第一输出端和第二输出端输出；

InP单片集成量子点激光器，用于产生梳状光谱信号；

双臂马赫增德尔调制器，输入端与所述的InP单片集成量子点激光器连接用于接收梳状光谱信号，上电极和下电极分别与所述的180度移相混合功分器的第一输出端和第二输出端连接用于接收两路射频信号，输出端用于输出调制生成的梳状光谱信号；

单行载流子光电探测器，输入端与所述的双臂马赫增德尔调制器输出端相连，经过光电转换在输出端输出毫米波信号。

所述的调制射频信号功率为3dBm；

所述的所述的射频功率放大器的放大增益25dB，频率可调谐，输出射频信号线宽10kHz。

所述的InP量子点激光器采用法布里-佩罗腔的单横模脊波导结构，腔长为456μm，脊宽3μm，输出频率间隔70GHz，输出光功率为10dBm。

所述的所述双臂马赫增德尔调制器的调制带宽为40GHz，调制电压最大10V。