[发明专利]光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置及方法

说明书

一种光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置，包括：波长可调谐激光器，偏振控制器，集成双平行马赫曾德尔调制器DP‑MZM，子调制器，单模光纤，光功率放大器，光电探测器，直流源，超宽带天线，电衰减器，电延时线，本振信号发生器，电功分器，电移相器。还提供一种光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化方法。本发明可在相对简单、紧凑、稳定的结构中实现微波信号混频、自干扰抵消及镜像抑制的多功能一体化演进，大大降低系统的损耗、成本及体积；本发明装置兼容光纤传输场景，可有效缓解长距离光纤传输后的DIPF效应，更好地提高接收信号的质量；本发明装置利用光纤引入的信号群延时获得电域混频信号的可调线性延时量，可作为混频延时器兼容系统的其他模块。

技术领域

本发明涉及微波光子信号处理领域，具体涉及一种带内全双工ROF系统下基于光纤色散和集成双平行马赫曾德尔调制器相结合的光子辅助镜像抑制变频、自干扰消除及抗色散传输一体化装置及方法。

背景技术

带内全双工(IBFD)光载射频(ROF)链路具有高频谱利用率、大带宽、低传输损耗等优点，近年来受到了广泛关注，是解决有限的频谱资源和不断增长的数据速率之间突出矛盾的有效途径。然而，传统的IBFD-ROF链路若要实现更低损耗和更高质量的有用信号传输及接收，需要解决目前面临的三个主要问题。首先，天线单元接收到来自用户的有用射频信号后，为降低中心站信号解调的带宽要求及对模数转换器的采样率要求，需要对高频射频信号进行下变频处理。然而在下变频处理过程中，与有用射频信号关于本振信号对称的镜像(IM)信号，会与有用信号一同下变频到同一中频。其次，由于IBFD技术在同一时间以相同频率收发信息，自干扰(SI)信号会从发射机泄露到自身的接收机，并且与有用信号(SOI)一同变频至同一中频。因此SI信号与IM信号都会影响SOI信号的接收与恢复，且带内干扰无法通过简单的滤波来消除。此外，当射频频率增大及传输距离不断增加时，下变频SOI信号对高频射频载波和长距离光纤传输会具有严重的色散诱导功率衰落(DIPF)效应，从而导致有用信号变频、传输性能恶化。

近年来，研究领域就IBFD-ROF系统下光子辅助镜像干扰抑制变频、自干扰抵消以及补偿DIPF方面提出诸多方案，但是鲜有方案可以在相对简单紧凑的结构中同时解决上述三个问题，即在一个多功能系统中实现光子辅助镜像干扰抑制变频、自干扰消除及抗色散传输一体化。例如，1)Zhu D，Hu X，Chen W，et al.Photonics-enabled simultaneousself-interference cancellation and image-reject mixing[J].Optics letters，2019，44(22)，5541-5544；2)Weng B，Chen Y，Chen Y.Photonic-assisted widebandfrequency downconverter with self-interference cancellation and imagerejection[J].Applied optics，2019，58(13)：3539-3547.提出光子辅助镜像抑制下变频结合自干扰抵消的方法，但是并未考虑长距离光纤传输后的DIPF补偿，而通过独立的功能叠加实现镜像抑制变频、自干扰抵消和抗色散传输，这会极大增加系统的插入损耗和复杂度，因此上述三个功能的融合演进非常必要，并且将有效提高系统的成本效益、缩小系统的体积重量、提升系统的整体效能，有利于其在未来的有限载荷平台(如空基、天基，海基)上应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种光子辅助干扰消除及抗色散传输一体化装置，该装置包括：

波长可调谐激光器1，用于提供高质量、低相噪、波长可调的光源；

偏振控制器2，其输入端与波长可调谐激光器1的输出端相连，用于对光载波的偏振态进行调节；

集成双平行马赫曾德尔调制器DP-MZM 3，其输入端3-1端口与偏振控制器2的输出端相连，用于对光载波进行调制；

子调制器a 4，嵌入于集成DP-MZM 3的上臂，用于对上支路的光载波进行调制；