[发明专利]一种产生微波/毫米波光子4倍频的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种产生微波/毫米波光子4倍频的装置及其方法。

背景技术

毫米波通信，特别是基于40G/60G的毫米波通信是近些年来ROF系统中一个研究热点，毫米波通信分毫米波波导通信和毫米波无线电通信两大类。毫米波通信的优点是：1、可用频带极宽。毫米波段频带宽度为270吉赫（GHz），为整个短波波段的一万倍；2、方向性强，保密性好；3、干扰很小，几乎不受大气干扰、宇宙干扰和工业干扰的影响，因而通信稳定。

光学方法产生倍频毫米波信号是现在毫米波通信系统，特别是40G/60G毫米波通信系统中一个至关重要的研究方向，现在已经提出了大量的参考方案用以产生40G/60G的毫米波信号。其中利用马赫-曾德尔强度调制器（MZM）来产生毫米波倍频的方法最受瞩目，因为它拥有着高频谱稳定性，信号高纯度等优势，在这项技术领域方面有着巨大的应用潜力。

基于外调制技术主要的研究方向大多结合以下两个方面：调制信号格式，主要分为双边带信号（DSB），单边带信号（SSB）和抑制载波信号（OSC）这三种；工作偏置点，主要有线性点（QB），光功率最大点（MATB）和光功率最小点（MITB）三个偏置点的研究。基于这些方面考虑而提出的2倍频和4倍频的微波/毫米波信号产生方案均有各自的优点和缺陷。举例来说，基于光功率最小点（MITB）产生40G/60G毫米波信号的技术是基于2倍频信号产生毫米波，该种方法产生信号的效率比较高，无需在系统中引入光滤波器滤除载波，但是要求更高频带的射频信号，因此系统的成本会增加；而基于光功率最大点（MATB）产生40G/60G毫米波信号的方法可以实现信号的4倍频，对射频信号的要求大大降低，但是却必须在系统中引入如光滤波器，滤除光载波，才能实现4倍频，因此系统的复杂度会加大，也不利于在密集波分复用（DWDM）系统中应用。

另一方面，双平行马赫-曾德尔调制器（DPMZM）的设计和产生使得40G/60G毫米波的产生和传输提供了大大的便利，它的应用非常广泛，在毫米波信号产生这一块，使得整个毫米波信号发生系统结构更加简单和紧密，成本也大大降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种产生微波/毫米波光子4倍频的装置及其方法。

产生微波/毫米波光子4倍频的装置包括双平行马赫-曾德尔调制器、光源、微波/毫米波信号源、光放大器、光电探测器；光源、双平行马赫-曾德尔调制器、光放大器、光电探测器通过光纤顺次相连，双平行马赫-曾德尔调制器包括第一马赫-曾德尔调制器，第二马赫-曾德尔调制器和相位调制器，第一马赫-曾德尔调制器的一端与第二马赫-曾德尔调制器的一端相连，第二马赫-曾德尔调制器的另一端与相位调制器的一端相连，相位调制器的另一端与第一马赫-曾德尔调制器的另一端相连，第一马赫-曾德尔调制器上设有第一射频调制口、第一电压偏置口，第二马赫-曾德尔调制器上设有第二射频调制口、第二电压偏置口，相位调制器上设有相位调制口，第一马赫-曾德尔调制器的第一射频调制口通过微波同轴线与微波/毫米波信号源相连接。

产生微波/毫米波光子4倍频的方法：光源发出的光通过双平行马赫-曾德尔调制器，调节微波/毫米波信号源产生射频信号，调节第一电压偏置口，使第一马赫-曾德尔调制器工作在光功率最大点；使第二射频调制口接地，让光载波通过，但未经过调制；调节所述相位电压偏置口，使其工作在Vπ，使得经过所述第二射频调制口调制输出的光谱引入了π弧度相移，调节所述的第二电压偏置口，使得所述双平行马赫-曾德尔调制器的输出光功率达到最小值，从而使得上下两路的光载波正好抵消，最终,所述双平行马赫-曾德尔调制器的输出端为抑制载波的偶数阶边带，经过所述光放大器和所述光电探测器后，拍出纯净的4倍频微波/毫米波信号。

本发明用了一个双平行马赫-曾德尔调制器，减少了整个系统的成本；避免使用了传统方法中的光滤波器的引入，使得系统的复杂程度大大降低，便于应用到密集波分复用DWDM的系统中；通过调节双平行马赫-曾德尔调制器相位口偏置电压，使得可以动态控制拍频产生的4倍频和2倍频的信号，便于实现多频段信号产生和传输的系统，便于实现多服务的光链路系统；通过调节射频信号的频率值，实现任意4倍频的微波/毫米波信号的产生，特别在当今40G，60G甚至更高频率的毫米波通信中有着十分重要的应用。

附图说明

图1为产生微波/毫米波光子4倍频的装置结构示意图；

图2为微波信号f_RF＝3.5GHz时的频谱图；