專利名稱：單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光通信技術領域，更具體的說是涉及一種單邊帶調制的光生微波載波
信號產生裝置。
背景技術：
光生微波載波技術是光載無線通信(RoF)系統的核心技術。傳統的雙邊帶調制方式產生的微波載波信號由于受到光纖色散的影響從而使產生的微波載波信號的幅度隨傳輸距離產生周期性的波動，而單邊帶調制方式產生的微波載波信號的幅度不會隨傳輸距離發生周期性的波動。利用光濾波器將雙邊帶調制的光信號的其中一個邊帶濾掉是獲得單邊帶調制方式的最直接的方式。這種方法存在如下缺點一是光濾波器本身會受到外界環境的影響使其工作波長發生漂移，從而影響濾波效果，進而影響系統的性能；二是濾波器的 3-dB帶寬限制了產生的微波載波信號的頻率，使產生的微波載波信號的頻率不能超過濾波器的3-dB帶寬。
發明內容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，以克服使用光濾波器來實現單邊帶調制的不足。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發明提供了一種單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置， 包括—第一分布反饋式單模激光器a，用于產生光載波，并輸出給鈮酸鋰外調制器b ；一鈮酸鋰外調制器b，用于對第一分布反饋式單模激光器a輸入的光載波進行外調制，輸出調制后的光信號給摻餌光纖放大器d ；一本振電信號源C，用于作為鈮酸鋰外調制器b的驅動信號源；一摻餌光纖放大器d，用于對鈮酸鋰外調制器b輸入的光信號進行放大，輸出給偏振控制器e ；一偏振控制器e，用于控制鈮酸鋰外調制器b輸入的光信號的偏振態，并輸出給3 端口光環形器f;一 3端口光環形器f，用于對偏振控制器e輸入的光信號進行單向傳輸，傳輸給第二分布反饋式單模激光器g或光電探測器h ；一第二分布反饋式單模激光器g，用于作為被注入的從激光器；一光電探測器h，用于將3端口光環形器f輸入的光信號進行光電轉換，生成微波載波信號。上述方案中，該裝置利用強度調制后的光信號作為注入光，該強度調制光信號由調制器產生或是由直接調制的激光器產生。
上述方案中，該裝置利用半導體激光器中的頻率推移效應，頻率推移量通過調節注入光的光功率來控制。上述方案中，所述分布反饋式單模激光器a的輸出光波長為X1，第一分布反饋式單模激光器a的輸出光通過光纖跳線耦合進鈮酸鋰外調制器b的光輸入端。上述方案中，所述鈮酸鋰外調制器b的輸出光信號通過光纖跳線耦合進摻餌光纖放大器d的光輸入端，通過調節摻餌光纖放大器d的電流來調節放大倍數。上述方案中，所述摻餌光纖放大器d的輸出端通過光纖跳線與一偏振控制器e相連接，偏振控制器e用于調節從鈮酸鋰外調制器b輸出端射出光的偏振態，使其與分布反饋式單模激光器g的光模式的偏振態平行。上述方案中，所述偏振控制器e的輸出端通過光纖跳線與3端口光環形器f的1 端口相連接。上述方案中，所述光環形器f的2端口通過光纖跳線與第二分布反饋式單模激光器g相連接，其輸出光波長為入2。上述方案中，所述光環形器f的3端口經過長距離光纖傳輸后與光電探測器h的光輸入端相連接。(三)有益效果本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，是利用光注入鎖定技術實現的一種單邊帶調制的光生微波載波技術，其除具有一般單邊帶調制的光生微波技術的體積小，重量輕，帶寬大和抗電磁干擾等優點外，由于沒有使用光濾波器，因而不受光濾波器的限制。并且可以產生數倍于本振電信號頻率的微波載波信號，從而降低系統成本。
為進一步說明本發明的技術內容，以下結合附圖對本發明作進一步說明，其中圖1是本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置的結構框圖。圖2是本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置中的鈮酸鋰外調制器b的輸出光譜示意圖。圖3是本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置中第二分布反饋式單模激光器g在沒有光注入時的輸出光譜示意圖。圖4是本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置中第二分布反饋式單模激光器g在有光注入時的輸出光譜示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，利用光注入技術以及半導體激光器中的頻率推移效應(frequency-pushing effect)，產生單邊帶調制的光生微波載波信號。產生的微波載波頻率可以數倍于本振電信號頻率，從而降低系統成本。如圖1所示，圖1是本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置的結構框圖，包括第一分布反饋式單模激光器a，用于產生光載波，并輸出給鈮酸鋰外調制器b ；鈮酸鋰外調制器b，用于對第一分布反饋式單模激光器a輸入的光載波進行外調制，輸出調制后的光信號給摻餌光纖放大器d ；本振電信號源C，用于作為鈮酸鋰外調制器b的驅動信號源；摻餌光纖放大器d，用于對鈮酸鋰外調制器b輸入的光信號進行放大，輸出給偏振控制器e ；偏振控制器e，用于控制鈮酸鋰外調制器b輸入的光信號的偏振態，并輸出給3端口光環形器f ；3端口光環形器f，用于對偏振控制器e輸入的光信號進行單向傳輸，傳輸給第二分布反饋式單模激光器g或光電探測器h ；第二分布反饋式單模激光器g，用于作為被注入的從激光器；光電探測器h，用于將3端口光環形器f輸入的光信號進行光電轉換，生成微波載波信號。其中，分布反饋式單模激光器a的輸出光通過光纖跳線耦合進一鈮酸鋰外調制器 b的光輸入端，鈮酸鋰外調制器b的驅動信號由本振電信號源c來提供，本振電信號源c提供的電信號的頻率為fm。鈮酸鋰外調制器b的輸出光信號通過光纖跳線耦合進一摻餌光纖放大器d的光輸入端。摻餌光纖放大器的輸出端通過光纖跳線耦合進一偏振控制器e。偏振控制器e的輸出端通過光纖跳線與一 3端口光環形器f的1端口相連。光環形器f的2 端口通過光纖跳線與一分布反饋式單模激光器g相連。光環形器f的3端口通過長距離傳輸光纖與一光電探測器h的光輸入端相連。光電探測器h的電輸出端輸出產生的微波載波信號。分布反饋式單模激光器a的輸出光波長為λ”第一分布反饋式單模激光器a的輸出光通過光纖跳線耦合進一鈮酸鋰外調制器b的光輸入端，鈮酸鋰外調制器b的驅動信號由本振電信號源c來提供，本振電信號源c提供的電信號的頻率為fm。鈮酸鋰外調制器b 的直流偏置點為^/2，其中Vn是半波電壓。圖2所示為鈮酸鋰外調制器b的輸出光譜示意圖，中間的是光載波，波長為λ工，兩側是強度調制后的邊帶，相鄰邊帶間的頻率差都是fm， 這就是傳統的雙邊帶調制方式，即各階邊帶都成對出現。圖2中示意性地標示出了本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波技術中的鈮酸鋰外調制器b的輸出光譜示意圖，包括 光載波，正負一階和正負二階邊帶。如果本振電信號源c的輸出功率足夠大，還會有正負三階及以上的調制邊帶。鈮酸鋰外調制器b的輸出光信號將作為注入光信號。鈮酸鋰外調制器b的輸出光信號通過光纖跳線耦合進一摻餌光纖放大器d的光輸入端，通過調節摻餌光纖放大器d的電流可以調節放大倍數。摻餌光纖放大器d的輸出端通過光纖跳線與一偏振控制器e相連，偏振控制器e的作用是調節從鈮酸鋰外調制器b輸出端射出光的偏振態，使其與分布反饋式單模激光器g的光模式的偏振態平行，以達到最佳的光注入效果。偏振控制器e的輸出端通過光纖跳線與一 3端口光環形器f的1端口相連。光環形器f的2端口通過光纖跳線與一第二分布反饋式單模激光器g相連，其輸出光波長為λ2。第二分布反饋式單模激光器g是從激光器，也就是被注入的激光器。圖3本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波技術種第二分布反饋式單模激光器g在沒有光注入時的輸出光譜示意圖，圖中虛線所示為第二分布反饋式單模激光器g的諧振頻率附近的自發輻射譜，也就是激光器在激射波長附近的增益譜。圖3中還標示出了在自發輻射的基礎上建立起的受激輻射，也就是激光器的輸出光。圖4所示為本發明提供的單邊帶調制的光生微波載波技術中第二分布反饋式單模激光器g在有光注入時的輸出光譜示意圖。第二分布反饋式單模激光器g由原本自由運轉時的激射波長入2鎖定到了注入光的光載波波長λ工上(紅色線所示)。而注入光的其它邊帶在注入進第二分布反饋式單模激光器g后沒有發生注入鎖定，因而幅度會降低，如圖4 中藍色線所示。在有外部光注入后，半導體激光器會發生頻率推移效應，這是因為外部光注入增強了從激光器諧振腔內的受激輻射，從而使從激光器有源區內的載流子消耗得更快， 結果導致有源區內載流子濃度和增益降低。載流子濃度的降低又會進一步影響從激光器諧振腔的頻率，諧振腔的頻率變化量如果用波長的變化量表示，可以寫為Δ λ_(Ν) =-(Aci2Z^3IC) ββΔΝ/2，其中Δ λ_(Ν)是諧振腔的波長變化量，g是微分增益，N是載流子濃度，c是真空中的光速，由于載流子濃度在光注入后是減小的，所以ΔΝ總是負值，因此，Δ λ_(Ν)總是正值，也就是說光注入后諧振腔的位置是向長波長方向移動的，即紅移。 諧振腔的波長紅移量是與注入的光功率大小有關的，注入的光功率越大，消耗的載流子越多，ΔΝ的絕對值越大，那么紅移量越大，反之亦然。如圖4所示，第二分布反饋式單模激光器諧振腔的中心波長由注入前的入2被推移到入3位置處。當第二分布反饋式單模激光器諧振腔的中心波長與注入光的一個邊帶正好重合時，例如與+2階邊帶重合，此邊帶將被諧振腔處的自發輻射放大，如圖4中紅色線所示，而-2階邊帶則沒有被放大，因而通過放大士2階邊帶中的+2階邊帶實現了單邊帶調制，其效果與濾掉其中一個邊帶類似，但此方法卻不會受到光濾波器的限制。通過調節注入光的功率(調節摻餌光纖放大器d的電流)， 也可以使諧振腔的中心波長對應+η階邊帶，從而使+η階邊帶得到放大，實現單邊帶的調制方式。光環形器f的3端口經過長距離光纖傳輸后與一光電探測器h的光輸入端相連。光電探測器的電輸出端輸出產生的微波載波信號。此單邊帶調制的光生微波載波的頻率等于 n. fm(其中η是正整數)，也就是η倍于本振電信號頻率。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，包括一第一分布反饋式單模激光器(a)，用于產生光載波，并輸出給鈮酸鋰外調制器(b)；一鈮酸鋰外調制器(b)，用于對第一分布反饋式單模激光器(a)輸入的光載波進行外調制，輸出調制后的光信號給摻餌光纖放大器(d)；一本振電信號源(c)，用于作為鈮酸鋰外調制器(b)的驅動信號源；一摻餌光纖放大器(d)，用于對鈮酸鋰外調制器(b)輸入的光信號進行放大，輸出給偏振控制器(e)；一偏振控制器(e)，用于控制鈮酸鋰外調制器(b)輸入的光信號的偏振態，并輸出給3 端口光環形器⑴；一 3端口光環形器(f)，用于對偏振控制器(e)輸入的光信號進行單向傳輸，傳輸給第二分布反饋式單模激光器(g)或光電探測器(h)；一第二分布反饋式單模激光器(g)，用于作為被注入的從激光器；一光電探測器(h)，用于將3端口光環形器(f)輸入的光信號進行光電轉換，生成微波載波信號。
2.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，該裝置利用強度調制后的光信號作為注入光，該強度調制光信號由調制器產生或是由直接調制的激光器產生。
3.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，該裝置利用半導體激光器中的頻率推移效應，頻率推移量通過調節注入光的光功率來控制。
4.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，所述分布反饋式單模激光器(a)的輸出光波長為λ ”第一分布反饋式單模激光器(a)的輸出光通過光纖跳線耦合進鈮酸鋰外調制器(b)的光輸入端。
5.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，所述鈮酸鋰外調制器(b)的輸出光信號通過光纖跳線耦合進摻餌光纖放大器(d)的光輸入端，通過調節摻餌光纖放大器(d)的電流來調節放大倍數。
6.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，所述摻餌光纖放大器(d)的輸出端通過光纖跳線與一偏振控制器(e)相連接，偏振控制器(e) 用于調節從鈮酸鋰外調制器(b)輸出端射出光的偏振態，使其與分布反饋式單模激光器 (g)的光模式的偏振態平行。
7.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，所述偏振控制器(e)的輸出端通過光纖跳線與3端口光環形器(f)的1端口相連接。
8.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，所述光環形器(f)的2端口通過光纖跳線與第二分布反饋式單模激光器(g)相連接，其輸出光波長為入2。
9.根據權利要求1所述的單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，其特征在于，所述光環形器(f)的3端口經過長距離光纖傳輸后與光電探測器(h)的光輸入端相連接。
全文摘要
本發明公開了一種單邊帶調制的光生微波載波信號產生裝置，包括第一分布反饋式單模激光器，用于產生光載波；鈮酸鋰外調制器，用于對第一分布反饋式單模激光器輸入的光載波進行外調制；本振電信號源，用于作為鈮酸鋰外調制器的驅動信號源；摻餌光纖放大器，用于對鈮酸鋰外調制器輸入的光信號進行放大；偏振控制器，用于控制鈮酸鋰外調制器輸入的光信號的偏振態；3端口光環形器，用于對偏振控制器輸入的光信號進行單向傳輸；第二分布反饋式單模激光器，用于作為被注入的從激光器；光電探測器，用于將3端口光環形器輸入的光信號進行光電轉換，生成微波載波信號。利用本發明，不受光濾波器的限制，可產生數倍于本振電信號頻率的微波載波信號。
文檔編號H04B10/12GK102215066SQ201110153598
公開日2011年10月12日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者李偉, 王禮賢, 祝寧華 申請人:中國科學院半導體研究所