CN102075258A - 利用光载波布里渊处理的频响均衡装置 - Google Patents

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本发明涉及一种利用光载波布里渊处理的频响均衡装置。现有的相位调制链路不能获得平坦的频率响应。本发明中的激光器与光耦合器输入端光连接，光耦合器一个输出端与第一偏振控制器的一端光连接，第一偏振控制器的另一端与电光相位调制器光输入端光连接，电光相位调制器输出端与单模光纤一端光连接，单模光纤另一端与环形器的2口光连接。光耦合器的另一个输出端与第二偏振控制器的一端光连接，第二偏振控制器的另一端与调制器光输入端光连接，调制器光输出端与光参铒放大器输入端光连接，光参铒放大器输出端与环形器的1口光连接。环形器的3口与光高速探测器输入端光连接。本发明实现了有效的相位到强度的转变，获得了带宽可调的频响均衡。

Description

利用光载波布里渊处理的频响均衡装置
技术领域
本发明涉及射频光纤通信领域，尤其涉及一种利用光载波布里渊处理的频响均衡装置。
背景技术
采用光纤链路在中心控制站和分布式基站间传输微波信号，具有高带宽、轻重量、小体积和强抗电磁干扰能力等优点，正成为超宽带高速率移动通信、超宽带无线接入等系统的研究热点。通常我们采用两种调制器将微波信号调制到光载波上：强度调制器和相位调制器。强度调制器的线性调制区域较窄，光载波调制深度较小，而且需要偏置电路提供直流偏置电压。在实际工作时，直流偏置点会因工作温度、铌酸锂晶体的热释电引起的表面电荷迁移以及存在SiO2缓冲层而发生漂移，从而使得链路性能发生变化。因此需要一个复杂电路来解决直流偏置点的漂移问题。相位调制器不需要直流偏置，插入损耗低，而且调制信号与光相位的线性度好，因此近年来相位调制器的应用越来越广泛。但是微波信号经电光相位调制器调制后，其±1阶边带的相位差为p，该特点使得两边带与光载波拍频时解调的电信号相互抵消。因此，在相位调制链路中，需要一个稳定且有效的相位到强度的转变装置。目前为止，用于实现相位调制链路中相位到强度变换的方法包括：利用色散的光纤改变两边带的相位，使用光纤光栅或者布里渊放大打破±1阶边带幅度的平衡以及使用干涉检测等等。这些方法中，利用光纤的色散是最直接、最简单宜行的一种方法，因为最常用来传输射频信号的单模光纤就是有色散的光纤，其相对零色散光纤成本较低。但是，在相位调制链路中，光纤色散效应虽然可以打破相位调制信号±1阶边带p的相位差，可由光纤色散效应引入的边带相位差与调制信号的频率、光纤种类及光纤长度有关，因此，在固定光纤和光纤长度情况下，利用光纤色散效应实现相位到强度转变的相位调制链路不能获得平坦的频率响应。而在很多应用中，宽带频响均衡是必须的。因此，如何改善相位调制链路的频率响应对于在超宽带无线通信系统中的应用具有非常重要的意义。
受激布里渊散射（SBS）是光纤中泵浦波、斯托克斯波通过声波进行作用的非线性效应。泵浦波通过电致伸缩产生声波，引起介质折射率的周期性调制，这期间产生两个耦合效应。一、泵浦引起的折射率光栅通过布拉格衍射散射泵浦光，产生了频率下移布里渊频移的布里渊增益谱；二是斯托克斯波将引起频率上移布里渊频移的布里渊损耗谱。不管是布里渊增益还是损耗，在幅度变化的同时，均伴随着相位的非线性变化。且斯托克斯波的放大量与泵浦波的损耗量及相应的相位变化与斯托克斯波、泵浦波的功率、频率以及光纤类型、光纤长度均有关系。近年来由布里渊散射效应引起的幅度和相位变化被广泛应用于光域中的信号处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相位调制链路频率响应均衡化装置，通过对相位调制信号中光载波的相位控制，消除色散效应对射频功率不均衡的影响，实现可调的宽带频响均衡。 
本发明解决技术问题所采取技术方案为：
利用光载波布里渊处理的频响均衡装置包括DFB激光器、1×2光耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、电光相位调制器、单模光纤、马赫-曾德尔调制器、光参铒放大器、环形器和光高速探测器。
DFB激光器的输出端与1×2光耦合器的输入端光连接，1×2光耦合器的一个输出端与第一偏振控制器的一端光连接，第一偏振控制器的另一端与电光相位调制器光输入端光连接，电光相位调制器光输出端与单模光纤一端光连接，单模光纤另一端与环形器的2口光连接。
1×2光耦合器的另一个输出端与第二偏振控制器的一端光连接，第二偏振控制器的另一端与马赫-曾德尔调制器光输入端光连接，马赫-曾德尔调制器光输出端与光参铒放大器输入端光连接，光参铒放大器输出端与环形器的1口光连接。
环形器的3口与光高速探测器输入端光连接。
构成光载波泵浦波和斯托克斯波的调制信号输入至马赫-曾德尔调制器电信号端，射频微波信号输入至电光相位调制器电输入端，光高速探测器输出端输出经频响均衡后的射频微波信号。
本发明的有益效果：本发明通过光载波的布里渊信号处理，减少了光纤色散效应对相位调制链路射频功率衰减的影响，继承了使用电光相位调制器的优点，实现了有效的相位到强度的转变，获得了带宽可调的频响均衡。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是利用布里渊散射实现光载波相位变化示意图；
图3是光载波相位无变化和变化-pi/6、-pi/3、pi/6及pi/3时，0-20GHz射频微波信号相位调制后经25km单模光纤传输后的系统频率响应仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本发明中光载波的相位改变通过光纤布里渊散射实现，同时利用光载波的布里渊增益和布里渊衰减效应，合理调整泵浦波和斯托克斯波的频率和幅度，使得相位调制链路中光载波幅度的布里渊增益和布里渊衰减相抵，光载波幅度不变，而布里渊增益和布里渊衰减两种效应引起的非线性相位变化效果一致，保证光载波的相位在很大范围内改变，从而实现相位调制链路频率响应在不同频率范围的可调均衡，消除光纤色散效应对链路频率响应的影响，保证宽带射频光纤链路的性能。
如图1所示，DFB激光器1发射的光经光耦合器2分成两路，一路经偏振控制器3-1后，把射频信号经电光相位调制器4调制后接单模光纤7传输，另外一路经偏振控制器3-2后，把构成光载波泵浦波和斯托克斯波的调制信号f P 经马赫-曾德尔调制器5双边带载波抑制调制后，产生相位调制信号中光载波的布里渊散射的泵浦波和斯托克斯波，后接光参铒放大器6调整其功率，由光环行器8反向传输到单模光纤7上，在单模光纤上发生光载波的布里渊增益和布里渊衰减，使得相位调制信号光载波的幅度不变，而相位动态改变，经光纤传输后的信号通过光环形器后接高速光探测器9探测。
同时利用光载波的布里渊增益和布里渊衰减效应，保证相位调制信号光载波幅度不变但相位变化的原理见图2。图中：f P 表示构成光载波泵浦波和斯托克斯波的调制信号；f b 表示光纤的布里渊频移。调制频率为f P 的电信号经马赫-曾德尔电光调制器双边带载波抑制调制得到分布在光载波两侧，光频差为f P 的泵浦波和斯托克斯波，当它们反向入射到单模光纤时，光载波同时发生布里渊增益和布里渊散射效应，合理调整f P ，使得其落在布里渊增益谱与损耗谱的带宽之内，可以使得光载波的幅度增益和损耗抵消，而对应的相位变化是叠加的，从而保证相位调制信号中光载波幅度不变，相位可调。
射频微波信号f经电光相位调制器调制，后经色散系数为16 ps/nm×km的单模光纤传输25km后计算的频率响应见图3中的曲线，图中：曲线a为光载波相位没变化时频率响应曲线，曲线b为光载波相位变化-pi/6时频率响应曲线，曲线c为光载波相位变化-pi/3时频率响应曲线，曲线d为光载波相位变化pi/6时频率响应曲线，曲线e为光载波相位变化pi/3时频率响应曲线。
可见在0-20 GHz范围内，链路的频率响应非常不平坦，当射频信号频率很低时，经相位调制链路传输得到的射频信号功率几乎检测不到，整个频率范围内，其最低与最高射频功率相差80dB。图3中b、c、d、e曲线分别对应相位调制信号光载波幅度改变-pi/6、-pi/3、pi/6及pi/3时链路的频率响应。显而易见，光载波相位的改变可以很好的改善链路的频率响应，不同的光载波相位变化可以实现不同带宽内的频率均衡。本发明利用光纤布里渊散射实现很大范围可调的光载波相位变化，从而可以很好地改善相位调制链路的频率响应。

Claims (1)

1.利用光载波布里渊处理的频响均衡装置，包括DFB激光器、1×2光耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、电光相位调制器、单模光纤、马赫-曾德尔调制器、光参铒放大器、环形器和光高速探测器，其特征在于：DFB激光器的输出端与1×2光耦合器的输入端光连接，1×2光耦合器的一个输出端与第一偏振控制器的一端光连接，第一偏振控制器的另一端与电光相位调制器光输入端光连接，电光相位调制器光输出端与单模光纤一端光连接，单模光纤另一端与环形器的2口光连接；
1×2光耦合器的另一个输出端与第二偏振控制器的一端光连接，第二偏振控制器的另一端与马赫-曾德尔调制器光输入端光连接，马赫-曾德尔调制器光输出端与光参铒放大器输入端光连接，光参铒放大器输出端与环形器的1口光连接；
环形器的3口与光高速探测器输入端光连接；
构成光载波泵浦波和斯托克斯波的调制信号输入至马赫-曾德尔调制器电信号端，射频微波信号输入至电光相位调制器电输入端，光高速探测器输出端输出经频响均衡后的射频微波信号。
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