[发明专利]全光产生四倍频高速毫米波信号的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信技术领域的装置和方法，具体的说，涉及的是一种全光产生四倍频高速毫米波信号的装置和方法。

背景技术

光载无线通信是一种新兴的技术，它主要结合光纤和无线通信两大技术，利用光纤的低损耗、高带宽特性，提升无线接入网的带宽和移动性，为用户提供“随时，随地，任何业务”的无线接入服务。与传统的无线系统相比，光载无线通信有着更广的蜂窝覆盖，更高的带宽，较低的配置成本，较低的功耗以及易于动态管理和维护等优点，能够实现超过1Gbit/s的超宽带无线接入，是满足人们对宽带业务需求的极具竞争力的解决方案。在超宽带蜂窝网络、室内无线局域网络、视频分布系统、智能交通通信和控制等领域具有广泛的应用前景。随着人们对语音、数据、视频以及交互式服务等移动宽带业务需求的日益增加，以及低频频段的信道拥塞和相互干扰，在光载无线通信系统中，迫切需要采用高频毫米波(如最近备受关注的60-GHz毫米波)携载高速数据以提高无线通信系统的容量，同时使无线信道突破拥挤的低频频段。传统的电产生高频毫米波的方法，受技术和工艺的局限，配置成本高，系统复杂，得到的高频毫米波调谐范围窄，幅频特性较差，相位噪声较高，不能很好的满足实际的需要，特别是对于超过100-GHz的高频信号，目前电产生的方法还难以实现。而基于光频率相乘的全光产生毫米波的技术，产生的毫米波信号具有很高的频谱纯度和相位相干性，方法简单，成本低，具有很广泛的应用前景，吸引了学术界和工业界越来越多的关注。

经对现有技术的文献检索发现，Chun-Ting Lin等人在《IEEE PhotonicsTechnology Letters》(《IEEE光子技术快报》)2008年第20卷中的文章“opticalmillimeter-wave signal generation using frequency quadrupling techniqueand no optical filtering(不需要光滤波器的光子四倍频毫米波技术)”，该文采用一个集成的双平行马赫曾德调制器，使用10-GHz的低速射频信号，全光产生了40-GHz(射频调制信号频率的4倍)的高速毫米波，不需要价格昂贵的高速光电设备。但是这个方案存在如下缺点：1、信号的电处理复杂，需要两个高速功率合路器，两个高功率电放大器，一个高速功率分路器，一个高速电移相器，因此增加了系统的配置成本；2、电处理采用多个电器件，导致插入损耗大，降低电信号的输入功率，并引入额外的非线性效应，影响系统的性能；3、双平行马赫曾德调制器的上下两路输入的电信号需要严格的相位匹配，大大增加了系统调节的复杂度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种结构简单、成本有效、性能优越的全光产生四倍频高速毫米波信号的装置和方法。本发明基于线性的光信号处理技术，采用一个双平行马赫曾德调制器，通过简单设置双平行马赫曾德调制器的偏置电压，就可以得到频率为四倍射频信号频率的高速毫米波，不需要复杂的电信号处理。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及的全光产生四倍频高速毫米波的装置，包括：可调光源、射频信号源、双平行马赫曾德调制器、电放大器。可调光源的输出端口连接到双平行马赫曾德调制器的光输入端口。射频信号源输出的射频信号连接到电放大器，电放大器的输出端口连接到双平行马赫曾德调制器中第一子调制器的射频输入端口，第二子调制器射频端口保持空载。最后，双平行马赫曾德调制器的输出信号连接到光频谱仪、示波器和电谱仪的进行测试。

所述双平行马赫曾德调制器，由集成在单个芯片上的两个子调制器组成，这两个子调制器具有同样的结构和性能。每个子调制器具有独立的射频信号输入端口和偏置端口。另外还有一个主偏置端口，可用来调节两个子调制器的输出。

本发明涉及的全光产生四倍频高速毫米波的方法，是将双平行马赫曾德调制器的第一子调制器用低速射频信号驱动，偏置点设为传输曲线的最高点。而第二子调制器的射频端口为空载。通过简单地控制第二子调制器和主调制器的偏置电压，就可以得到四倍频的高速毫米波信号。本发明采用线性的光信号处理技术，不需要额外的光域和电域滤波器，产生的毫米波具有很好频谱纯度和相位相干性。该技术不需要复杂的电信号处理过程，容易控制，大大降低了配置成本和系统实现的复杂度。

本发明上述方法包括如下具体步骤：