[发明专利]高线性的电光调制结构及大动态范围微波光子系统

说明书

本发明涉及一种高线性的电光调制结构及大动态范围微波光子系统，包括光分路器、强度调制器、相位调制器和光合路器，所述强度调制器和相位调制器通过光分路器和光合路器实现并联架构，所述强度调制器的第一射频端口用于接入射频调制信号，所述强度调制器的第二射频端口用于接入第一直流电源信号，所述相位调制器的射频端口用于接入第二直流电源信号。本发明中，采用强度调制与相位调制相并联的架构，利用合并输出的超线性提升，对强度调制特性进行线性补偿，从而抑制非线性信号，实现器件在微波光子链路中的动态范围提升。另外，本发明不需要电功分器或调谐调制器的响应带宽便能实现宽带响应，不仅操作简单，而且动态范围大。

技术领域

本发明属于电光调制器技术领域，涉及一种高线性的电光调制结构及大动态范围微波光子系统。

背景技术

电光调制器是实现电光转换的器件，在微波光子链路中必不可少。常用的马赫曾德尔型的强度调制器由于正弦响应曲线对线性度的限制，微波光传输通道动态范围存在严重不足，其链路的动态范围一般不超过110dB·Hz^2/3。解决微波光子系统动态范围的关键在于突破调制器的高线性问题，通常采用的是对光传输系数线性化法的方法对调制器进行优化设计。通过使用级联、并联马赫曾德尔或微环辅助马赫曾德尔结构等的调制器，可以对调制器传输函数进行优化。但是对于级联或并联调制的方案其原理都是通过合理的设置射频功分比与偏置点位置实现对调制器的非线性失真抑制。其中采用的电学功分器受到电学器件带宽、非线性的限制，提高空间有限，不能满足宽带的需求。而微环结构的窄带特性限制了调制器的带宽，固然可以通过增加微环的FSR来提升调制带宽，但与此同时调制效率也会下降；或者结合可调谐调制响应整形技术，不断调谐调制器的响应带宽来满足宽带需求，但操作复杂。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种高线性的电光调制结构及大动态范围微波光子系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高线性的电光调制结构，包括光分路器、强度调制器、相位调制器和光合路器，所述光分路器的输入端作为电光调制结构的输入端用于注入光信号，所述光分路器的两个输出端分别与强度调制器的输入端和相位调制器的输入端连接；所述强度调制器的第一射频端口用于接入射频调制信号，所述强度调制器的第二射频端口用于接入第一直流电源信号，所述相位调制器的射频端口用于接入第二直流电源信号；所述强度调制器的输出端和相位调制器的输出端分别与光合路器的两个输入端连接，所述光合路器的输出端作为电光调制结构的输出端；所述相位调制器用于对强度调制器的输出进行线性补偿，并抑制电光调制结构输出的非线性信号。

进一步的，所述光分路器的分光比、光合路器的分光比、强度调制器的偏置点和相位调制器的偏置点满足以下公式：

其中，光分路器的分光比为α1：(1-α1)；光合路器的分光比为α2：(1-α2)；ρ₁＝α₁α₂，ρ₂＝(1-α₁)(1-α₂)；φ₁表示强度调制偏置点；φ₂表示相位调制偏置点；L_PM表示相位调制器光插损；L_MZM表示强度调制器光插损。

进一步的，所述强度调制偏置点的计算公式为：

所述相位调制偏置点的计算公式为：

其中，V_DC1表示第一直流电源信号的电压值；V_π1表示强度调制器的半波电压值；V_DC2表示第二直流电源信号的电压值；V_π2表示相位调制器的半波电压值。

进一步的，所述电光调制器的输出光场为：