[发明专利]一种光单边带调制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光单边带调制方法，尤其涉及一种能够抑制调制信号中二阶边带的光单边带调制方法及装置，属于微波器件、微波光子学技术领域。

背景技术

光单边带（Optical Single Sideband,OSSB）调制作为一种主要的光信号调制技术，在光载无线（Radio over Fiber,RoF）、高精度光纤传感、高精度光器件测量、波长变换、光学相干断层扫描等领域得到了重要应用。目前，光单边带调制方法主要有以下两类：（1）光滤波法，亦即采用光滤波器滤除强度调制或相位调制信号中的一个边带，从而只剩下光载波和另一个边带。当前报道的光滤波器有均匀布拉格光纤光栅、相移光纤光栅、陡峭沿可调谐光滤波器和基于受激布里渊散射的有源光子滤波器。这种方法的局限性十分明显，若采用带宽较大的光滤波器，则很难在不影响光载波和其他边带的情况下滤除一个一阶边带，而如若光滤波器带宽较小，则只能在较小的频率范围内获得单边带调制。此外，由于光滤波器的响应是固定的，该方法对光载波的波长是有选择性的。（2）90°相移法，亦即对加载到双驱动光电调制器的微波信号进行90°相移，这样光电调制器的上下两臂光信号中各边带具有n×π/2-φ₀的相位差，其中n为边带阶数，φ₀为直流偏置引入的相位差。予以适当的直流偏置，一个一阶边带在上下路合光时干涉相消，从而使得输出光信号中只剩下光载波和另一个一阶边带。这里的双驱动光电调制器可以是普通的双驱动马赫-曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM），也可以是双平行马赫-曾德尔调制器（Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator,DPMZM）。

相比而言，90°相移法可实现与光载波波长无关的光单边带调制，若采用宽带的微波移相器和光电调制器即可实现宽带的光单边带扫频，而且可通过光子集成技术实现小型化。但由于光电调制器是非线性器件，因此调制得到的光单边带信号中含有许多高阶分量，尤其是+2阶边带其功率远大于其他各高阶边带（以抑制-1阶边带的光单边带调制为例）。在高精度光器件测量中，由于+2阶边带的存在，其与+1阶边带的拍频量在拍频所得的微波信号中占有较大比例，引入了极大的测量误差；在长距离光通信中，较大的二阶边带也将使得单边带信号在长距离光纤中传输时仍具有频率相关的功率损耗，大大限制了光纤通信的无中继距离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有光单边带调制技术的不足，提供一种光单边带调制方法及装置，能够有效抑制调制信号中的二阶边带。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种光单边带调制方法，将微波源输出的微波信号等分为两路并调整这两路微波信号的相位差后，通过双驱动光电调制器将这两路微波信号调制到光载波上，得到调制信号；通过调整所述双驱动光电调制器的直流偏置抑制调制信号中的一个一阶边带，得到最终的光单边带信号；所述调整这两路微波信号的相位差是指将两路微波信号的相位差调整为120°。

一种光单边带调制装置，包括光源、微波源、直流电源、微波电桥和双驱动光电调制器；微波源的输出端与微波电桥的输入端连接，微波电桥的两个输出端分别与双驱动光电调制器的两个微波输入端连接，光源与双驱动光电调制器的光输入端连接，直流电源与双驱动光电调制器的直流偏置输入端连接；所述微波电桥为120°微波电桥，用于将输入的微波信号分成功率相等相位相差120°的两路。

本发明的光单边带调制方法不但对光载波波长无选择性，可实现宽带的单边带扫频，还克服了现有的光滤波法和90°移相法生成的光单边带信号中具有较大功率的+2阶边带的缺点（以抑制-1阶边带的光单边带调制为例）。在基于光单边带调制的光器件测量中，采用本发明的光单边带信号，可大大提高系统的测量精确度；在长距离光通信中，降低了光纤色散对传输信号的影响，具有更好的传输性能。

附图说明

图1为本发明的光单边带调制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的光单边带调制装置的结构示意图；

图3（a）和图3（b）分别为仿真得到的基于90°和120°相移的光单边带信号的光谱图；图3（c）和图3（d）分别为实际测得的在不同功率微波信号情况下的基于90°和120°相移的光单边信号的光谱图；

图4（a）为采用两种光单边带调制方法对传输函数为H(ω)=1的光器件测量误差随调制系数的变化曲线；图4（b）和图4（c）分别为采用两种光单边带调制测得的相移光纤光栅的幅频响应和相频响应的曲线和实际响应曲线。