CN102355302A

CN102355302A - 基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的rof传输方法

Info

Publication number: CN102355302A
Application number: CN201110234779XA
Authority: CN
Inventors: 于晋龙; 郭精忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-02-15

Abstract

一种基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输方法。该方法的步骤是，将一个重复频率为f₀的半导体锁模激光器产生的窄脉冲，进入高非线性光纤中，实现谱展宽。得到的宽带梳状谱经过光耦合器分成n路，通过光环形器注入的方法注入到各个分布反馈式半导体激光器，调节每个激光器的工作温度和电流，使其发光模式波长与锁模激光器模式对应从而实现模式锁定。激光器阵列输出的光载波分成两组，一组通过电光调制器将要发射的基带信号调制在光载波上，另一组不经过调制。调制和不调制的光载波信号在波长上交错分布，最后汇成一个完整的相干谱进入光纤传输。在接收端，通过使用不同的滤波器组合，用户端可以灵活的选择信号带宽和频段。

Description

基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输方法

技术领域

本发明属于光子微波技术，太赫兹技术、光载无线/毫米波通信技术领域，主要应用于光载无线/毫米波通信领域。

背景技术

目前随着通信技术的发展，围绕着网络的各种应用层出不穷。从带宽讲既有“物联网”（传感器网络）这种低带宽要求的应用，也有高清晰电视等高带宽要求的应用；从接入方式讲，出现了有线和无线并存的局面；即使是无线，对于频段的要求也覆盖了MHz到几十GHz的范围。而面对众多的用户，低成本又成为决定技术成败的一个绝对指标。这样就要求传输技术必须建立在现有的传输网络上，采用单一的传输机理、可在终端选择不同的信号格式，最终在低成本的前提下给用户以带宽、接入方式、信号频段的最大灵活性。

从总体思路上讲：不同的信号有不同的谱线结构，这样就给我们一个启发：反过来想，如果能够在一系列谱线中有选择的挑选不同的谱线进行组合，就可以得到不同的信号。换句话讲，如果在传输中我们能够传输足够多的谱线，就可以在统一的传输机理下，同时在终端就拥有充足的选择性。

但这样做的前提是，这些谱线间应有足够稳定的相对相位关系。而考虑到通信中不同的信道要传输不同的信号。要满足这种要求，最简洁的方式就是不同的信号分别加载在不同的激光器发射的光载波上。

发明内容

本发明目的是解决如何将多个不同的激光器产生的光载波进行相位锁定，以使得在光纤中传输的不同谱线构成一个完整的相干谱线系的问题，提供一种基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输方法。

本发明将多个不同的激光器产生的光载波进行相位锁定，以使得在光纤中传输的不同谱线构成一个完整的相干谱线系，则可以使终端的选择具有灵活性和低成本性，无需更多的设备来产生高频信号。

本发明的意义在于：在通信中，我们可以利用已经大量铺设的现有光网络，采用统一的传输设备，低成本的实现多种信号的分配和传输，给用户最大的灵活性。实现网络的无缝升级，满足现在甚至是未来的通信需要。

更为重要的是，所有的信号变化最终都可归结为谱线的相位和幅度的变化，本发明所提出的多激光器相位锁定技术可以看成是一种谱线操纵的技术，它的进一步发展对于信号处理、光功率合成等技术也提供了基础的技术手段。

本发明变频的副载波频率能够准连续可调谐，传输多路光载波信号，实现多速率的OOK、DPSK以及QAM等信号传输，在接收端可选择接收单路或者多路基带信号、不同载波频率的微波信号、子载波数可变的副载波信号、本振信号等。

本发明提供的基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输方法依据的系统包括的硬件有：半导体锁模激光器、高非线性光纤（HNLF）、光耦合器、光环型器(OC)、分布反馈式（DFB）半导体激光器、电光调制器（MOD）、光滤波器，该方法的操作步骤是：

第1、在发射端，将一个重复频率为f₀的半导体锁模激光器产生的窄脉冲信号送入高非线性光纤中，实现光谱展宽；

第2、将展宽后的宽带梳状谱信号经过光耦合器分成n路，n大于2，各路信号通过光环形器注入的方法分别注入到分布反馈式半导体激光器，分别调节各路中分布反馈式半导体激光器的工作温度和电流，使发光模式波长与锁模激光器模式对应从而实现模式锁定；

第3、各路中分布反馈式半导体激光器输出的光载波分成两组，一组通过电光调制器将要发射的基带信号调制在光载波上，另一组不经过调制；

第4、将第3步调制和不调制的光载波信号在波长上交错分布，最后n路信号通过光耦合器汇成一个完整的相干谱进入光纤传输；

第5、在接收端，使用不同的光滤波器进行信号频谱组合，用户端就能够进行灵活的信号频段/带宽选择。.

该方法传输的是完整的相位相干的频率谱线；用于锁定的宽谱光源可以是窄脉冲源，也可以是具有宽谱特征的其他频率梳光源。

该方法注入的光信号为重复频率介于500MHz~20GHz范围的光脉冲信号。

所述的光环形器可以由双端分布反馈式半导体激光器（DFB-LD）代替。本发明中DFB-LD的波长调谐可以通过调节温度实现，也可以通过调节电流实现。

所述的变频副载波频率为准连续调谐，能够传输多路光载波信号，能够实现多速率的OOK、DPSK和QAM信号传输。

该方法依据的系统可以是由分立元件构建的系统；或是部分器件由基于波导结构的光集成芯片构成，其中发射部分的光耦合器、DFB-LD、调制器以及光合路器为单片集成。

本发明的优点和有益效果：

1.提出无需二次调制，采用一个单一的较低频率的微波源就可以实现多种载波频率的光学信号并且频率可变的方案。该方案可降低对于高频的微波本振、混频器、滤波器等微波器件的器件，亦不需要二次调制所需的高速强度、相位调制器，从而降低了成本。

2.提出了新型多波长相位锁定光源方案。传统的多波长光源属于非相位锁定光源，其各个模式之间无相位关系，相互之间不能组合使用。而现有的相干多波长光源（如各种频率梳和锁模激光器）都是同时产生多个相干谱线，如何将间隔很近的谱线分离出来，并单独加以调制处理是一个棘手的问题。而本方案中所使用的多波长光源，模式之间相位关系锁定，而且是由多个激光器每个都独立产生一个谱线，在单独调制和处理上没有任何问题。不仅可以用于本项目中的光-无线混合接入，也可用于其它需要对多波长光源相位要求严格的领域。

3.提出了多波段多调制格式兼容的光微波传输方案。主要表现在接收端，通过不同滤波器组合，可以得到光微波本振信号、光基带信号、光微波信号、光毫米波信号以及副载波复用信号等，覆盖了光通信及光信号处理领域研究的大部分信号。

【附图说明】

图1为基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输技术发射机方案，

图中：1半导体锁模激光器（MLLD），2高非线性光纤（HNLF），3光耦合器（Coupler）4分布反馈（DFB）半导体激光器，5电光调制器（MOD），6 光环形器(OC)。

图2为基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输技术在接收端对于信号频谱的选择组合后的多种情况，包括：基带信号，带宽可变的基带信号，载波频率为f₀的微波信号，载波频率为n*f₀的微波信号，带宽可变的副载波信号，本振等。

【具体实施方式】

下面结合附图和依技术方案所完成的实施例，对本发明的原理作进一步的详细描述，本发明不限于这个实施例。

实施例

如图1所示，本发明：基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输技术，系统硬件主要包括：半导体锁模激光器（MLLD）、高非线性光纤（HNLF）、光耦合器（Coupler）、光环型器（OC）、分布反馈（DFB）半导体激光器、电光调制器（MOD）、光滤波器。

本发明传输方法的操作步骤是：

第1、在发射端，将一个重复频率为f₀的半导体锁模激光器1产生的窄脉冲信号送入高非线性光纤2中，实现光谱展宽；本例中锁模激光器1输入微波信号重复频率为5GHz，调整其中心波长位于1553.5nm。

第2、将展宽后的宽带梳状谱信号经过光耦合器3分成4路，n大于2，各路信号通过光环形器6注入的方法分别注入到分布反馈式半导体激光器4，分别调节各路中分布反馈式半导体激光器的工作温度和电流，使发光模式波长与锁模激光器模式对应从而实现模式锁定；

第4、将第3步调制和不调制的光载波信号在波长上交错分布，最后4路信号通过光耦合器汇成一个完整的相干谱进入光纤传输；

第5、在接收端，使用不同的光滤波器进行信号频谱组合，用户端就能够进行灵活的信号频段/带宽选择。

经过传输的信号通过不同的滤波器组合，可以实现附图2所示的不同信号接收情况。从而实现单路或者多路基带信号、不同载波频率的微波信号、子载波数可变的副载波信号以及光学本振等信号的接收。

上述基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输技术，本发明可以是完全由分立元件构建的系统，也可以是部分器件由基于波导结构的光集成芯片构成，其中发射部分的光耦合器、DFB-LD、调制器以及光合路器可以单片集成。

以上所述为本发明最佳实施例，其成本最低、可靠性高。但并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对上述实施例作任何简单修改、等同变化和修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种基于光学相位锁定的终端可选择频段/带宽的ROF传输方法，该方法依据的系统包括的硬件有：半导体锁模激光器、高非线性光纤、光耦合器、光环型器、分布反馈式半导体激光器、电光调制器、光滤波器，其特征在于该方法的操作步骤是：

第1、在发射端，将一个重复频率为f₀的半导体锁模激光器产生的窄脉冲光信号送入高非线性光纤中，实现光谱展宽；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法传输的是完整的相位相干的频率谱线；用于锁定的宽谱光源是窄脉冲源，或是具有宽谱特征的其他频率梳光源。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法注入的光信号为重复频率介于500MHz~20GHz范围的光脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该所述的光环形器能够由双端分布式反馈半导体激光器代替。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的变频副载波频率为准连续调谐，能够传输多路光载波信号，能够实现多速率的OOK、DPSK和QAM信号传输。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于该方法依据的系统是由分立元件构建的系统；或是部分器件由基于波导结构的光集成芯片构成，其中发射部分的光耦合器、DFB-LD、调制器以及光合路器为单片集成。