[发明专利]一种偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置及方法

权利要求书

1.一种偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置，包括一个激光二极管、一个PDM-MZM、一个90度电桥、两条单模光纤、一个光功分器、两个PC、两个掺铒光纤放大器、两个起偏器、两个光电探测器和一个马增调制器，其特征在于：

所述偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置，LD的输出口连接PDM-MZM的光信号输入端；PDM-MZM的光信号输出端经SMF1传输后连接至光功分器，光功分器将光信号等分为两份，其中一路作为下行传输连接至PC1，PC1输出光信号通过Pol1后连接至EDFA1的公共输入端，EDFA1的输出端连接PD1，用作上行链路进行波长复用后调制传输；光功分器输出的另一路信号连接至PC2，PC2输出光信号经Pol2恢复出光载波，将该光载波送入MZM中被上行RF信号调制后进入SMF2传输，最后通过EDFA2放大后送入PD2进行光电探测。

2.根据权利要求1所述的偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置，其特征在于：

所述PDM-MZM包括一个Y型光分束器、两个子调制器和一个偏振合束器，Y型分束器的两端分别连接一个子调制器MZM1和MZM2，经过子调制器MZM1和MZM2调制后的两路光信号通过PBC合并为一束偏振复用光信号，其中MZM1和MZM2均为双电极调制器，各包含两个射频电极。

3.根据权利要求2所述的偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置，其特征在于：

下行RF信号连接90度电桥的公共端，90度电桥的两个输出端分别连接MZM1的两个射频电极，MZM2的两个射频电极空载。

4.根据权利要求1所述的偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置，其特征在于：

所述偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置，将Pol2替换为一个EPC和一个反馈EPC的反馈环路，反馈环路包含一个Pol3，一个光滤波器，一个光功率计和一个DSP，LD的输出口连接PDM-MZM的光信号输入端；PDM-MZM光信号输出端经SMF1传输后连接至光功分器，光功分器将光信号等分为两份；其中一路作为下行传输连接至PC1，PC1输出光信号通过Pol1后连接至EDFA1的公共输入端，EDFA1的输出端连接PD1，PD1的电输出端连接频谱分析仪；光功分器的另一输出口连接至EPC，EPC的反馈环路中依次包含一个Pol3，一个光滤波器，一个光功率计和一个DSP，通过调节Pol3使用光滤波器滤出上行链路恢复的光载波，并使用功率计检测其功率值，检测到的功率值送入DSP中，当检测的功率值小于阈值时，DSP通过算法调整偏振状态，以保持稳定的载波功率；然后经Pol2恢复出光载波信号，将光信号送入MZM中进行调制后连接SMF2传输，最后通过EDFA2放大后送入PD2进行光电探测，PD2的电输出端连接频谱分析仪。

5.一种利用权利要求1所述偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置的方法，其特征在于包括下述步骤：

一种偏振复用的高线性度全双工光载射频链路装置的实现方法包括以下步骤：

步骤1：从LD输出的连续光载波注入到PDM-MZM中；

LD输出光信号表示为E_in(t)＝E_cexp(jω_ct)，其中E_c是光信号的电场幅度,ω_c是光信号的角频率，90度电桥输出的同向RF信号表示为V_RFcosω_RFt，其中V_RF为射频信号的幅度，ω_RF为RF信号角频率；同理90度电桥输出的正交RF信号表示为MZM1和MZM2的直流偏置角分别表示为α₁和α₂，此时MZM1输出的光信号为：

其中为两个子调制器的调制指数，j为虚数单位，V_π为半波电压；

为了实现单边带调制，令子调制器MZM2不加射频信号，输出光场表示为：

步骤2：两个子调制器输出的光信号经PBC偏振复用后，MZM1输出光作为TE模，MZM2输出光作为TM模，共同输出PDM-MZM，然后进入下行链路Pol的输出的光场为：

其中为PDM-MZM输出的TE模信号与起偏器主轴的角度差，θ为TE模和TM模的相位差，θ这两个值通过PC1进行调节；

步骤3：下行链路光信号经EDFA1放大后进入PD，得到的电流表示为：

为了抑制系统IMD3且保留基波项，α₂,θ需满足以下条件：

通过公式(5)的约束条件，既可保证在输出RF信号基波项不为零的情况下，实现IMD3的抑制，提高该链路的线性度和SFDR，式(5)中令α₂＝0°，即MZM2偏置在最大点以产生较大的光载波；

步骤4：调整PC2使PDM-MZM输出的TE模光信号与Pol2主轴相差90度，则经过Pol2后TE模被抑制，只剩下TM模的光载波，进入MZM被上行RF信号调制，然后经SMF2传输、EDFA2放大后进入PD2光电探测恢复出上行RF信号。