CN101738817B - 基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置 - Google Patents

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Abstract

基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，涉及光纤通信、毫米波光学生成技术领域。激光器(1)的输出端接强度调制器(2)的光输入端，毫米波本振源(3)的输出端接强度调制器(2)的电调制端，强度调制器(2)的光输出端接三角形谱光纤光栅(4)的一端，三角形谱光纤光栅(4)的另一端接光电探测器(5)，由强度调制器(2)输出的双边带调制信号含有左右两个边带，经过三角形谱光纤光栅(4)后，其中一个边带经历较大衰减被抑制，由三角形谱光纤光栅(4)输出的信号为单边带调制信号，最后在光电探测器处差频得到不受色散影响的毫米波信号。

Description

基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置
技术领域
本发明涉及光纤通信、毫米波光学生成技术领域，具体地讲是一种基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置。
背景技术
毫米波生成问题是微波光子科学中的一项核心技术，也是宽带无线ROF技术的基础问题，围绕毫米波的生成问题，由于毫米波本身工作频段很高(30～300GHz)，实验设备均要求工作于毫米波频段，这些往往造价昂贵以及维护成本高，因此毫米波生成技术的研究重点在于利用相对低廉的技术成本产生较为稳定的射频毫米波信号，现有的毫米波产生方法，有直接调制直接检波法、谐波产生方法、光学外差法等，其中直接调制直接检波法受光纤色散影响产生的毫米波存在周期性衰落问题，若要解决这个问题可以采用抑制载波(OCS)调制和单边带(SSB)调制技术，需要特殊结构调制器或者采用光纤光栅的反射滤波特性实现这些功能，从系统成本方面考虑，采用光纤光栅是一个不错的选择，但是普通光纤光栅要实现抑制载波调制或单边带调制需要精确调制反射中心波长，特别对于多用户波分复用系统，普通光纤光栅实现抑制载波调制或单边带调制往往缺乏灵活性。
三角形谱光纤光栅即三角形Bragg光栅，或者称之为三角形布拉格光纤光栅属于非线性啁啾光纤光栅，其特性是：在其带宽范围内，反射率与入射光波长的改变在一定波长范围内成线性关系。利用三角形谱光纤光栅的这一特性可以用做可调节衰减器(专利号200810224238.7，一种基于三角形光纤光栅的一体化色散补偿和可调衰减器)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服直接调制直接检波法所存在的问题，并充分利用三角形谱光纤光栅的三角形谱特性，提供一种基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置。
本发明的技术方案：
基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，该装置包括：激光器、强度调制器、毫米波本振源、三角形谱光纤光栅和光电探测器；具体连接方式为：
激光器的输出端接强度调制器的光输入端，毫米波本振源的输出端接强度调制器的电调制端，强度调制器的光输出端接三角形谱光纤光栅的一端，三角形谱光纤光栅的另一端接光电探测器；
三角形谱光纤光栅的反射率与入射光波长呈正比或反比关系。
所述的强度调制器输出的双边带调制信号包括左边带、载频、右边带；
当三角形谱光纤光栅的反射率与入射光波长呈正比关系时，右边带经历更大的衰减而被抑制，由三角形谱光纤光栅输出为单边带信号；
当三角形谱光纤光栅的反射率与入射光波长呈反比关系时，左边带经历更大的衰减而被抑制，由三角形谱光纤光栅输出为单边带信号。
本发明的有益效果具体如下：
发明采用三角形谱光纤光栅，对普遍采用的直接调制直接检波法进行改进，利用三角形谱光纤光栅的谱特性，无需对光纤光栅进行波长精确的对准，同时能够抑制双边带调制信号的其中一个边带，实现单边带调制，从而克服因光纤色散导致的毫米波信号周期性衰落。整个系统仅由一个激光器、一个强度调制器、一个毫米波本振源、一个三角形谱光纤光栅以及一个光电探测器组成，具有较为廉价的构建成本，此技术能够应用于多用户的波分复用系统中。
附图说明
图1基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置结构图。
图2采用的三角形谱光纤光栅的透射谱(反射率与入射光波长呈正比关系)。
图3实施例一中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图4实施例一中三角形谱光纤光栅输出的单边带调制信号示意图。
图5实施例二中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图6实施例二中三角形谱光纤光栅输出的单边带调制信号示意图。
图7采用的三角形谱光纤光栅的透射谱(反射率与入射光波长呈反比关系)。
图8实施例三中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图9实施例三中三角形谱光纤光栅输出的单边带调制信号示意图。
图10实施例四中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图11实施例四中三角形谱光纤光栅输出的单边带调制信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图1至11对基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置作进一步描述。
实施例一
基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，如图1所示，该装置包括：激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、三角形谱光纤光栅4和光电探测器5；具体连接方式为：
激光器1的输出端接强度调制器2的光输入端，毫米波本振源3的输出端接强度调制器2的电调制端，强度调制器2的光输出端接三角形谱光纤光栅4的一端，三角形谱光纤光栅4的另一端接光电探测器5。
本实施例中毫米波本振源3频率30GHz，激光器中心频率1540nm，经强度调制器2调制后变成双边带调制信号：左边带21、载频22、右边带23，如图3所示。三角形谱光纤光栅4的反射率与入射光波长呈正比关系，其透射谱如图2所示，双边带调制信号经过三角形谱光纤光栅4后，右边带23经历更大的衰减而被抑制如图4，由三角形谱光纤光栅输出为单边带信号，经光电探测器5探测到频率为30GHz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
实施例二：
基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，如图1所示，该装置包括：激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、三角形谱光纤光栅4和光电探测器5；具体连接方式为：
激光器1的输出端接强度调制器2的光输入端，毫米波本振源3的输出端接强度调制器2的电调制端，强度调制器2的光输出端接三角形谱光纤光栅4的一端，三角形谱光纤光栅4的另一端接光电探测器5。
本实施例中毫米波本振源3频率60GHz，激光器中心频率1542nm，经强度调制器2调制后变成双边带调制信号，左边带21、载频22、右边带23，如图5所示。三角形谱光纤光栅4的反射率与入射光波长呈正比关系，其透射谱如图2所示，经过三角形谱光纤光栅4后，右边带23经历更大的衰减而被抑制如图6，由三角形谱光纤光栅输出为单边带信号，光电探测器5探测到频率为60GHz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
实施例三：
基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，如图1所示，该装置包括：激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、三角形谱光纤光栅4和光电探测器5；具体连接方式为：
激光器1的输出端接强度调制器2的光输入端，毫米波本振源3的输出端接强度调制器2的电调制端，强度调制器2的光输出端接三角形谱光纤光栅4的一端，三角形谱光纤光栅4的另一端接光电探测器5。
本实施例中毫米波本振源3频率50GHz，激光器中心频率1543nm，经强度调制器2调制后变成双边带调制信号，左边带21、载频22、右边带23，如图8所示。三角形谱光纤光栅4的反射率与入射光波长呈反比关系，其透射谱如图7所示，经过三角形谱光纤光栅4后，左边带21经历更大的衰减而被抑制如图9，由三角形谱光纤光栅输出为单边带信号，光电探测器5探测到频率为50GHz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
实施例四：
基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，如图1所示，该装置包括：激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、三角形谱光纤光栅4和光电探测器5；具体连接方式为：
激光器1的输出端接强度调制器2的光输入端，毫米波本振源3的输出端接强度调制器2的电调制端，强度调制器2的光输出端接三角形谱光纤光栅4的一端，三角形谱光纤光栅4的另一端接光电探测器5。
本实施例中毫米波本振源3频率100GHz，激光器中心频率1543.5nm，经强度调制器2调制后变成双边带调制信号，左边带21、载频22、右边带23，如图10所示。三角形谱光纤光栅4的反射率与入射光波长呈反比关系，其透射谱如图7所示，经过三角形谱光纤光栅4后，左边带21经历更大的衰减而被抑制，由三角形谱光纤光栅输出的单边带信号如图11，光电探测器5探测到频率为100GHz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。

Claims (2)

1.基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，其特征在于：该装置包括：激光器(1)、强度调制器(2)、毫米波本振源(3)、三角形谱光纤光栅(4)和光电探测器(5)；具体连接方式为：
激光器(1)的输出端接强度调制器(2)的光输入端，毫米波本振源(3)的输出端接强度调制器(2)的电调制端，强度调制器(2)的光输出端接三角形谱光纤光栅(4)的一端，三角形谱光纤光栅(4)的另一端接光电探测器(5)；
三角形谱光纤光栅透射谱的反射率与入射光波长呈正比或反比关系。
2.根据权利要求1所述的基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，其特征在于：
强度调制器(2)输出的双边带调制信号包括左边带(21)、载频(22)、右边带(23)；
当三角形谱光纤光栅(4)的反射率与入射光波长呈正比关系时，右边带(23)经历更大的衰减而被抑制，由三角形谱光纤光栅(4)输出为单边带信号；
当三角形谱光纤光栅(4)的反射率与入射光波长呈反比关系时，左边带(21)经历更大的衰减而被抑制，由三角形谱光纤光栅(4)输出为单边带信号。
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