[发明专利]宽频带匹配网络

说明书

本发明涉及宽频带配匹网络，特别是涉及具有宽频带阻抗匹配网络的激光通信系统。

在传统的宽频带通信系统中，如图1所示，在宽频带上具有75Ω的输出阻抗的放大器100应用于传统的匹配网络110。传统的匹配网络110包括两个连接在放大器100和75欧姆终端电阻器120之间的由56Ω电阻器111、112和4.7PF电容器113、114组成的并联组合。位于两个并联组合之间的一条线路通过隔直流电容器130与激光器联接。直流（DC）电源通过扼流圈140与激光器联接。匹配网络110使放大器100的输出阻抗与激光器的较低阻抗匹配。电阻器111、112非常消耗电能。因此，为了驱动激光器、放大器100必须向匹配网络输出很大的输出功率。传统的放大器当被驱动用来产生较高输出功率电平时变成非线性的。结果，来自一个通信通道的信号被所考虑的频带中位于别处的一个或多个其它通道的信号所衰减。这就是所谓的相互调制失真。

而且，光通信系统日益昂贵。因而，将光通信干线增长，以便向远距离区域扩展服务。此外，从干线分出更多的支线，到达干线之间的区域。在较长及日益分散的光传输线上传输予定数量的通道，必须增大光传输信号的载波噪声比，以便衬偿衰减。通过提高放大器信号的输出功率，可以增大光传输信号的载波噪声比。但是，提高放大器的输出功率来改善载波噪声比，也会导致相互调制失真增大。

激光器的光输出功率取决于施加在激光器上的偏置电流和其斜率。斜率是所用特定激光器的一个特性，定义为光输出功率的增量与所施加的射频（RF）驱动电流的增量之比。因此，具有低斜率的激光器需要增大RF驱动电流才能达到予定的输出功率。为了提高偏置电流，必须驱动放大器来产生较大的输出功率。这样，产生这种大的输出功率导致放大器输出信号的相互调制失真。

为了避免相互调制失真，必须使用复合放大器来驱动激光器。然而，这些放大器无论是在制造上还是运行上都很昂贵。尽管这些放大器提供了较高输出功率电平的线性输出，但它们消耗的电能明显比传统放大器大。消耗的电能表现为必须散出去的自热，以便防止对其它元件的不利影响。结果，激光系统必须设置散热结构。由基本传输理论众所周知的是，任何阻抗失配都会使所施加的信号波产生一个反射点。失配度越高，失配衰减越小，而且反射功率电平越高。这些原理的一部分记载于“若干宽频带变压器”，C.L.Ruthroff，无线电工程师协会学报（Proceedings    of    the    IRE），1959.8.PP1137-1342。但是，虽然宽频带阻抗匹配的概念是周知的，但在技术上仍旧需要适当地设计用来使已有的激光器件的阻抗与射频放大器的输出匹配的装置。因此，本领域中需要提供具有高的载波噪声比、低的相互调制失真的宽频带传输，并尽可能地廉价。

本发明的目的是提供一种具有阻抗匹配网络的激光系统，在宽频带上使放大器的阻抗与由放大器驱动的激光器的阻抗精密匹配。

本发明的又一目的是提供一种具有阻抗匹配网络的激光系统，向激光器提供给定的RF驱动电流时仅需消耗较少的电能。

本发明的另一目的是提供一种具有阻抗匹配网络的激光系统，对于给定的载波噪声比，由激光器采用相互调制失真降低的信号。

本发明的进一步的目的是提供一种具有阻抗匹配网络的激光系统，对于给定的放大器驱动电平，向激光器施加载波噪声比增大的信号。

为达到上述结果，本发明提供了一种激光系统，包括一个激光器，一个驱动电路，一个具有变压器的阻抗匹配网络。该阻抗匹配网络件宽频带放大器的输出阻抗与激光器的输入阻抗精密匹配。结果，向激光器提供给定的RF驱动电流时，阻抗匹配网络消耗较少的电能。而且，由于激光器可以产生一个允许激光器输出具有足够的载波噪声比的信号，所以无需驱动宽频带放大器来产生如此高的输出功率电平，以致于从宽频带放大器引起显著的相互调制失真。

由以下的本发明的详细说明并参考附图，可以更加了解本发明的上述目的和进一步的目的及优点。

图1是用于激光器的传统电阻性匹配电路。

图2是本发明的激光系统的第一优选实施例的框图。

图3是本发明的激光系统的第二优选实施例的框图。

图4是本发明的阻抗匹配网络的优选实施例的电路图。

图5显示了本发明的阻抗匹配变压器的优选实施例。

图6是本发明的第一实施例中阻抗匹配网络的第一实例在整个所考虑的频率范围内的失配衰减曲线。

图7是本发明的第一实施例中阻抗匹配网络的第二实例在整个所考虑的频率范围内的失配衰减曲线。