專利名稱：利用環形諧振腔產生毫米波的方法
技術領域：
本發明涉及一種副載波信號的產生方法，特別涉及一種利用環形諧振腔 產生毫米波的方法。
背景技術：
隨著移動通信技術、無線接入網等技術的迅速發展，對副載波的通信容 量的需求越來越高。為了提高信息的容量，電磁波的頻率必須進一步提高。 從目前的微波波段提高到毫米波波段，是下一代包括無線通信在內的各種相 關技術發展最有希望的目標，受到各國科技界的重視。毫米波副載波光通信 需要解決的一個關鍵問題就是毫米波的產生。近年來毫米波發生器的研究工 作已經有了很多報道，提出了多種技術方案，大致上可以分成三種類型一 是使用外部光學調制器法，即利用外部光學調制器實現在毫米波頻段的調 制。但是這種方法產生的毫米波信號功率隨著傳輸距離和載波頻率呈現周期 性的變化，為此需要采用單邊帶調制、光纖光柵色散補償和光學相位共軛等 方法加以補償；二是采用低頻微波副載波光纖傳輸和在基站實現頻率上轉換 的技術。但是在基站中需要增加一個頻率上轉換器和相關的毫米波電路設 備，增加了基站的復雜性和成本；三是光外差的方法，光外差的方法是傳輸 兩個頻率差等于所需要的毫米波頻率的窄線寬光波，其中之一攜帶了需要傳 輸信息的基帶數據，在基站通過外差產生毫米波載波信號。因為在光外差法 中采用了兩個半導體激光器，它們存在隨機的相位噪聲。由此產生的拍頻毫 米波信號也將存在相位噪聲。 發明內容本發明是針對現在毫米波的產生復雜、成本高或有噪聲的問題，提出了一種 利用環形諧振腔產生毫米波的方法，用此方法產生亳米波成本低、工作可
罪
、結構簡單，還非常易于進行毫米波波形的調節。
本發明的技術方案為 一種利用環形諧振腔產生毫米波的方法，包括如 下步驟
1) 、信號光和泵浦光通過第一耦合器輸入到環形諧振腔，其中泵浦光功率、 作用時間和初始輸入脈沖寬度可調；
2) 、環形諧振腔輸出經過第二耦合器后進入高速光電探測器進行光電轉換；
3) 、最后經帶通濾波器來實現濾波后輸出毫米波。
所述輸入到環形腔中的光脈沖是高斯脈沖。
所述信號光和泵浦光的波長分別為1550nm和980nm。
本發明的有益效果在于本發明利用環形諧振腔產生毫米波的方法，用 此方法產生毫米波具有制作成本低、方便調諧、毫米波信號性能優良的優 點。
圖1為本發明利用環形諧振腔產生毫米波的方法中產生毫米波路徑示意圖； 圖2為本發明利用環形諧振腔產生毫米波的方法得到的毫米波示意圖。
具體實施例方式
對于一個高斯脈沖，其在時域內通常的表達式為
五々)^exp - exp[/(2y〗 (1) L 2r」
對上式進行傅里葉變換，得到高斯脈沖的頻域表達式為2r2
exp[z'^y]exp[-= V^rexp
-〗r O- 0)
(2)
對于波導環形諧振腔，其頻域傳輸函數通過推導可以得到:
柳/、
,.柳《 ， * exp(—z-) —
_^_
&exp(-/^^)-1
(3)
式中"為波導等效折射率，Z為環形腔的周長。Z為環形腔的損耗因子， 7 = exp(-"/)。直通臂的光振幅耦合系數為^。耦合器的光功率分束比為 A:2 :(1-A2)。
當高斯脈沖通過環形諧振腔時，輸出脈沖在頻域上的表達式為
12, 、2
r exp(-z' _ ^ _^_
At* exp(-/ _ i
(4)
輸出脈沖在時域上的表達式可以通過傅里葉逆變換得到:
(5)
,2 . /則/
」=r + "--
其中 c
利用公式(5)，適當的設計波導環形諧振腔的結構參數，可以將一個超 短的ps量級的脈沖變換為一個間隔為毫米波頻率的脈沖序列，然后通過光
電二極管的光電轉換，可以獲得毫米波頻率的射頻信號的輸出。可以通過調 節泵浦光功率，泵浦光作用時間和初始輸入脈沖寬度調節輸出毫米波的性
能，方便對毫米波進行調節(如圖1產生毫米波路徑示意圖，信號光通過端口 1，泵浦光通過耦合器
2輸入到環形諧振腔3，經過耦合器4后進入高速光電探測器5進行光電轉 換，最后經帶通濾波器6來實現濾波性能，輸出毫米波信號。
假設環形諧振腔的腔長為5mm，有效折射率為1.5，信號光的波長為 1550nm，環形諧振腔的損耗因子為0.9，直通臂的振幅耦合系數為0.7，輸 入泵浦光波長為980nm，輸入脈沖的寬度為6ps。那么相對應的毫米波信號 頻率為40GHz，輸出脈沖在頻域上的分布如圖2所示。
權利要求
1、一種利用環形諧振腔產生毫米波的方法，其特征在于，包括如下步驟1)、信號光和泵浦光通過第一耦合器輸入到環形諧振腔，其中泵浦光功率、作用時間和初始輸入脈沖寬度可調；2)、環形諧振腔輸出經過第二耦合器后進入高速光電探測器進行光電轉換；3)、最后經帶通濾波器來實現濾波后輸出毫米波頻率的射頻信號。
2、根據權利要求1所述利用環形諧振腔產生毫米波的方法，其特征在于， 所述輸入到環形腔中的光脈沖是高斯脈沖。
3 、根據權利要求1所述利用環形諧振腔產生毫米波的方法，其特征在于， 所述信號光和泵浦光的波長分別為1550nm和980rnn。
全文摘要
本發明涉及一種利用環形諧振腔產生毫米波的方法，將一個超短的ps量級的脈沖通過環形諧振腔變換為一個間隔為毫米波頻率的脈沖序列，然后通過光電二極管的光電轉換，可以獲得毫米波頻率的射頻信號的輸出。用此方法產生毫米波具有制作成本低、方便調諧、毫米波信號性能優良的優點。
文檔編號H04B10/152GK101488810SQ20091004557
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月20日 優先權日2009年1月20日
發明者初鳳紅 申請人:上海電力學院