[发明专利]高线性响应的微波光子信号调制与解调装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信领域和模拟光纤链路系统；更准确地说，是高线性响应的微波光子信号调制与解调装置。

背景技术

微波光纤传输技术的研究主要集中在系统增益、带宽、噪声指数和无杂散动态范围的提高上。微波光纤传输系统实现的思路总体上可分为非相干(强度调制/直接检测)系统和相干系统两类。强度调制/直接检测(IM/DD)系统不能检测光载波的相位和频率，因此只能通过强度调制方式载运微波信号，这类系统实现相对简单、容易，但所能达到的性能也有限；而相干系统可选择调幅(AM)、调相(PM)、调频(FM)等多种调制方式，在系统性能上具有更大的潜力，主要问题是系统相对复杂、实现难度较大。总体而言，两种方式的技术优势不同，面临的主要技术难点也不同。

根据光调制方式的不同，又可将强度调制/直接检测系统分为：直接调制和间接调制(或外调制)两种。直接调制是通过直接改变激光器的工作电流来实现光强度调制的。这种调制技术的优点是简单、低成本、三阶交调失真小，缺点是调制带宽有限、存在二阶交调失真，受激光器的发光效率和相对强度噪声(RIN)影响，系统的增益低、噪声系数高。尽管经过很大努力使性能得到有效改善，但无法从根本上克服其先天的缺失。因此，这种系统主要应用对象是CATV或无线通信。间接调制是在激光器外接光调制器，通过给调制器施加微波信号来实现光调制。与直接调制方式正好相反，间接调制方式的优点体现在：调制带宽大、二阶交调失真小，可通过增加光功率来提高系统增益，由于激光器工作在连续光(CW)输出状态，系统噪声系数低。缺点是：三阶交调失真严重，结构复杂、成本高等问题。调制器线性化是提高基于直接外调制的微波光纤传输系统无扩散动态范围(SFDR)的主要手段，最新的研究报道是用线性化的调制器获得超过-130dB-Hz^2/3的系统SFDR。然而目前线性化的光调制器制作复杂、成本高。

光纤相干传输技术在系统动态范围(SFDR)、增益以及噪声方面都有着巨大潜力，如相位调制器具有固有的高线性调制特性，不需要偏置点的优化控制，而且制作简单、成本低；相干检测在低光功率的情况下可获得高系统增益和低噪声系数；相干系统可采用调相、调幅、调频、调偏振态等多种调制方式。因此，在微波光纤传输技术出现之初，相干传输技术就受到关注和研究，但由于该技术对激光器的相位噪声很敏感，导致接收系统复杂、稳定性差，甚至不可行。故此，逐渐让位于幅度调制/直接探测(IM/DD)技术，失去关注。

综上所述，光信号处理技术已开始在移动通信、无线宽带接入网中起到越来越重要的作用，尤其是在毫米波通信以及智能天线的控制方面，毫米波本振信号的光学产生方案以及解决宽带信号的调制非线性问题方面将发挥更大、更重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供高线性响应的微波光子信号调制与解调装置，彻底解决基于幅度调制/直接探测技术的微波光纤传输系统中由于光电调制器所引起模拟信号的非线性畸变问题，极大地提高了微波光纤传输系统的性能。

本发明的目的可以通过下述技术方案实现：包括依次连接的具有偏振正交输出的双频激光器、工作在双偏振调制状态下的光相位调制器以及光电探测器。

所述双频激光器是分布反馈式激光器或分布布拉格反射镜式激光器。

优选的，为了提高偏振正交信号的探测灵敏度，在接收机使用偏振控制器和检偏器，依次放在所述光相位调制器和光电探测器之间。

优选的，为了简化接收机结构，在发射机采用偏振控制器和提供差分群延迟的保偏光纤，依次放在所述光相位调制器和光电探测器之间；更优选的，所述保偏光纤的差分群延迟为双频激光器频差的一半。

优选的，为了进一步简化发射机的结构，所述光相位调制器的输出端为保偏光纤，同时在所述光相位调制器和光电探测器之间增设保偏光纤；所增设的保偏光纤与光相位调制器输出端的保偏光纤的偏振主轴之间成45°夹角。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：