[发明专利]基于啁啾测量反馈控制的模拟直接调制光载射频链路装置

说明书

本发明公开了一种基于啁啾测量反馈控制的模拟直接调制光载射频链路装置，包括射频源、半导体激光器、光纤耦合器、长光纤、光电探测器、声光调制器、法拉第旋转镜、模数转换器、微处理器；其中射频源、激光器、长光纤、光电探测器构成一个传统的直接调制光载射频链路，用于直接调制光信号的传输；光纤耦合器、长光纤、法拉第旋转镜、射频源、声光调制器、光电探测器构成啁啾测量模块，采用迈克尔逊型延时自外差法测量光信号初始啁啾的大小，用于产生控制信号。相比没有反馈的直接调制光载射频链路，本发明通过检测激光啁啾的大小对半导体激光器工作状态进行反馈控制，经过长光纤传输后高次谐波分量降低，大大提升了链路的性能。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种基于啁啾测量反馈控制的模拟直接调制光载射频链路装置。

背景技术

随着信息化社会的推进，人们对于通信速率和质量的要求越来越高，这就对通信系统自身的性能提出了更高的要求。通信容量的逐渐增加和频谱资源的日益紧张，使得通信频段越来越高，导致了微波通信异常拥挤，给微波通信带来了若干突出的问题，其主要表现在微波传输介质(如同轴线缆、波导等)对高频微波进行长距离传输时具有很大的损耗，从而使得频率向高频扩展受限。然而，光纤通信具有信道信号稳定、传输损耗低、体积小、重量轻、带宽高、电磁泄露很小、易于安装维护等优点，这正是解决前述问题的全新手段。进而，促成了一种将两者优势结合起来的新传输技术，即光载射频传输(RoF)技术。

光载射频技术是微波技术与光子技术相结合的新传输技术，是利用光学的方法来处理微波信号。作为光载射频技术的核心，微波光链路起着接收并提供微波信号输出，直接进行微波信号传输的作用。微波可以提供低成本、可移动的接入方式，而光纤可以提供低损耗，高带宽连接和抗电磁干扰特性，在光纤中可以实现射频波，甚至更高频段信号的无衰减、无信道间相互干扰带通传输；从结构上来看，直接调制光载射频链路收发系统结构简单、损耗低、噪声小、利于应用。Stephens等人于1987年提出了简单的直接调制光载射频链路，该链路将信号直接作用在光源上，把要传送的信息转变为电流信号注入到半导体激光器中，从而获得相应的光信号；直接调制具有简单、经济、容易实现等优点，但是，当采用直接调制时，啁啾现象与调制频率成正比，半导体激光器的动态谱线变宽，单模光纤色散增加，这将导致传输谱展宽，直接限制传输距离和系统容量。在之后的30年中，许多诸如光外差平衡探测技术、相干技术、载波抑制技术和阻抗匹配等新技术、新方法陆续被引入的微波光链路中以优化性能。对于光发射机，目前的研究热点在于对半导体激光器进行阻抗匹配，提高传输带宽；对激光器温度进行精确控制，延长半导体激光器的工作寿命；对数字信号传输码型进行优化，减小啁啾带来的误码率影响。但是，对初始啁啾及其引起光谱展宽，链路性能恶化所导致模拟传输系统性能降低的研究却甚少。

半导体激光器内部封装有激光芯片和热电制冷器(TEC)，偏置电流流过激光芯片，产生光信号，由于激光器工作时产生热量，需要热电制冷器对激光芯片温度进行控制，流过激光芯片的偏置电流大小和温度状态会影响激光器直接调制时产生的啁啾量大小。

直接调制光载射频链路一般采用恒流源供电，射频信号通过Bias Tee芯片将偏置电流与射频信号耦合在一起，加到激光器正极；另一种方法是将偏置电流加在半导体激光器正极，射频信号通过耦合电路加到激光器负极上。无论哪一种驱动方式，都会导致激光器有源区折射率的改变，产生频率啁啾，引起输出光谱展宽；初始啁啾使得系统传输情况变得更加复杂，大大限制了直接调制光载射频链路的传输距离。因此，对直接调制激光器初始啁啾进行控制，使其处于较低水平是提升直接调制光载射频链路性能的重要方式。

发明内容

为了提升现有直接调制光载射频链路的性能，本发明提供了一种基于啁啾测量反馈控制的模拟直接调制光载射频链路装置，其为结构简单、易于实现的新型反馈控制方式，通过控制激光器的偏置电流和温度，使激光器工作在性能最佳状态。

一种基于啁啾测量反馈控制的模拟直接调制光载射频链路装置，包括：