CN103441802A - 基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统及其应用方法 - Google Patents

基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统及其应用方法 Download PDF

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李玉龙
伍仕宝
汤磊
鹿宏柯
费玥
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Abstract

本发明涉及一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统及其应用方法。本系统由一个半导体激光器、两个马赫-曾德尔调制器、两个1+3倍频器、两个微波信号源以及四个电压源构成。本发明中半导体激光器输出光波经由两个马赫-曾德尔调制器进行强度调制，每一个马赫-曾德尔调制器可产生四倍于输入梳状谱数目的谱线，最后可得到所需的平坦梳状谱。本发明由两个马赫-曾德尔调制器级联构成，系统结构简单，易于实现，能够得到平坦度高的稳定梳状谱。

Description

基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统及其应用方法
技术领域
本发明涉及光纤通信和光接入网领域，具体是涉及一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统及其应用方法。
背景技术
OFDM-PON以光OFDM技术为基础，利用光OFDM频谱利用率高、抗色散性能好以及载波分配自由等特点，可以实现高速率、灵活自由的光接入。它能够在时域和频域上进行灵活的资源调度，成为极具吸引力的多用户接入技术。OFDM-PON发展迄今，仍然有许多关键问题尚未得到解决，其中之一就是适用于OFDM-PON系统的多波长光源问题。目前研究的OFDM-PON系统基本以单波长系统为主，即只有点对点的传输，基本没有理论支持的实用的多波长OFDM-PON系统。使用单波长进行传输，传输容量和速率必然受到限制，这促使我们采用多波长技术进行传输，提高传输速率和传输容量。多波长光源最简单的方案是采用激光器阵列，但这会极大的增加系统成本，并使系统结构复杂化，只适用于几个波长的系统，不能满足未来OFDM-PON发展的要求。对于大容量、高速率传输的系统，我们需要开发新的多波长方案。梳状谱发生器为该问题提供了一种解决途径。对于梳状谱产生技术的研究，国际进展十分缓慢，鲜有适合于实际应用的方案。目前仅有以下几种方法来实现平坦梳状谱的梳状谱发生器： 1）锁模方式：该方式采用锁模激光器，对调制产生的各个边模进行处理。但基本以实验室理想环境下的实现为主，从系统结构的角度来看，系统复杂且器件价格昂贵，很难实现商业化和实用化；2）直接生成方式：在国际上能生成16根及其以上数目平坦梳状谱的直接生成方案较少，该方案需要极大的射频驱动功率，工作效率不高，也很难得到实际应用；3）移频生成方式：该方案首先是由加拿大渥太华大学提出，主要利用了调制器载波抑制调制技术，系统需要两个调制器以及一个双向的光滤波器，系统结构也较为复杂，也很难在实际应用中得到普及。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统及其应用方法，能有效地降低系统复杂度，节约成本，提高输出梳状谱的平坦度和稳定性，得到平坦、稳定的梳状谱。
本发明的构思是：一个半导体激光器ECL输出种子光，经两个马赫-曾德尔调制器，分别实现基于载波抑制的双边带调制后在输出端输出，最终得到平坦稳定的梳状谱。该方法可以有效地提高梳状谱的平坦度和稳定性，降低系统复杂度和成本。
根据上述发明构思，本发明采用以下方案：
一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统，系统包括半导体激光器ECL、第一马赫-曾德尔调制器MZM1和第二马赫-曾德尔调制器MZM2。其特征在于：所述半导体激光器ECL输出口连接所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1输入口，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1第一RF电极经过一个第一1+3倍频器与一个第一微波信号源输出口相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1第一直流电极连接一个第一                                                电压源；所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1第二RF电极经过所述第一1+3倍频器与第一微波信号源输出口相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1第二直流电极连接一个第二
Figure 211306DEST_PATH_IMAGE001
电压源；所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1输出口连接一个第二马赫-曾德尔调制器MZM2输入口；该第二马赫-曾德尔调制器MZM2第一RF电极经过一个第二1+3倍频器与一个第二微波信号源输出口相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2第一直流电极连接一个第一
Figure 227803DEST_PATH_IMAGE001
电压源；所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2第二RF电极经过所述第二1+3倍频器与所述第二微波信号源输出口相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2第二直流电极连接一个第二
Figure 725781DEST_PATH_IMAGE001
电压源；所述第一1+3倍频器和第二1+3倍频器具有相同结构，其结构：包括一个第一分路器1，一个第二分路器2，一个相移器，一个第一乘法器1，一个第二乘法器；所述第一分路器1输出口（1'）连接所述第二分路器2输入口，第一分路器1输出口（2'）连接所述相移器输入口；所述第二分路器2输出口（1'）连接第二乘法器2输入口（1'），该第二分路器2输出口（2'）连接第一乘法器1输入口（1'）；所述相移器输出口连接第一乘法器1输入口（2'）；所述第一乘法器1输出口连接第二乘法器2输入口（2'）。
       一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统应用方法，采用上述基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统进行运行，其特征在于：所述半导体激光器ECL输出种子光到第一马赫-曾德尔调制器MZM1输入口，对第一马赫-曾德尔调制器MZM1输入经第一1+3倍频器倍频后的微波信号，并在直流电极加适当的偏压，实现载波抑制的双边带调制；第一马赫-曾德尔调制器MZM1输出口连接第二马赫-曾德尔调制器MZM2输入口，对第二马赫-曾德尔调制器MZM2输入经第二1+3倍频器倍频后的微波信号，并在直流电极加适当偏压，实现载波抑制的双边带调制，输出梳状谱。具体表现在：所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1第一RF电极和第二RF电极分别经过第一1+3倍频器与第一微波信号源相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1第一直流电极和第二直流电极分别连接第一
Figure 435111DEST_PATH_IMAGE001
电压源和第二
Figure 385749DEST_PATH_IMAGE001
电压源，所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2第一RF电极和第二RF电极分别经过第二1+3倍频器与第二微波信号源相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2第一直流电极和第二直流电极分别连接第一电压源和第二
Figure 558422DEST_PATH_IMAGE001
电压源，在所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2输出口得到平坦梳状谱。
本发明与现有技术相比较，具有如下显著的实质性特点和显著优点：1）系统利用基于马赫-曾德尔调制器的方式，可以大大降低系统复杂度，提高输出梳状谱的平坦度和稳定性，；2）本系统调制器采用抑制载波的双边带调制，原理简单，易于实现；3）本系统输出稳定性好，平坦度高，通过继续级联马赫-曾德尔调制器可以指数型增加谱线数目。
附图说明
图1为本发明的一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统结构示意图。
图2为图1系统中1+3倍频器结构示意图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的优选实施例子如下： 
实施例一：
参见图1~图2，本基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统：所述半导体激光器ECL（1）输出口连接所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输入口，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一RF电极（4）经过一个第一1+3倍频器（2）与一个第一微波信号源（3）输出口相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一直流电极（7）连接一个第一
Figure 500970DEST_PATH_IMAGE001
电压源（6）；所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第二RF电极（19）经过所述第一1+3倍频器（2）与第一微波信号源（3）输出口相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第二直流电极（18）连接一个第二
Figure 938905DEST_PATH_IMAGE001
电压源（17）；所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输出口连接一个第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输入口；所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输入口连接所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输出口；该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一RF电极（10）经过一个第二1+3倍频器（9）与一个第二微波信号源（8）输出口相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一直流电极（13）连接一个第一
Figure 359522DEST_PATH_IMAGE001
电压源（12）；所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第二RF电极（16）经过所述第二1+3倍频器（9）与所述第二微波信号源（8）输出口相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第二直流电极（14）连接一个第二电压源（15）。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：所述第一1+3倍频器（2）和第二1+3倍频器（9）具有相同结构，其结构：包括一个第一分路器1（20），一个第二分路器2（22），一个相移器（21），一个第一乘法器1（23），一个第二乘法器（24）；所述第一分路器1（20）输出口1'连接所述第二分路器2（22）输入口，第一分路器1（20）输出口（2'）连接所述相移器（21）输入口；所述第二分路器2（22）输出口（1'）连接第二乘法器2（24）输入口（1'），该第二分路器2（22）输出口2'连接第一乘法器1（23）输入口（1'）；所述相移器（21）输出口连接第一乘法器1（23）输入口（2'）；所述第一乘法器1（23）输出口连接第二乘法器2（24）输入口（2'）。
实施例二：
       参见图1~图2，本基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统应用方法，采用上述系统进行操作。所述半导体激光器ECL（1）输出种子光到第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输入口，对第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输入经第一1+3倍频器（2）倍频后的微波信号，并在直流电极加适当的偏压，实现载波抑制的双边带调制；第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输出口连接第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输入口，对第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输入经第二1+3倍频器（9）倍频后的微波信号，并在直流电极加适当偏压，实现载波抑制的双边带调制，输出梳状谱。具体表现在：所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一RF电极（4）和第二RF电极（19）分别经过第一1+3倍频器（2）与第一微波信号源（3）相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一直流电极（7）和第二直流电极（18）分别连接第一
Figure 880294DEST_PATH_IMAGE001
电压源（6）和第二
Figure 805525DEST_PATH_IMAGE001
电压源（17），所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一RF电极（10）和第二RF电极（16）分别经过第二1+3倍频器（9）与第二微波信号源（8）相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一直流电极（13）和第二直流电极（14）分别连接第一
Figure 29833DEST_PATH_IMAGE001
电压源（12）和第二
Figure 29013DEST_PATH_IMAGE001
电压源（15），梳状谱线的数目由两个调制器输出决定。

Claims (3)

1.一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统，包括半导体激光器ECL（1）、第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）和第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11），其特征在于：所述半导体激光器ECL（1）输出口连接所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输入口，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一RF电极（4）经过一个第一1+3倍频器（2）与一个第一微波信号源（3）输出口相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一直流电极（7）连接一个第一                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
电压源（6）；所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第二RF电极（19）经过所述第一1+3倍频器（2）与第一微波信号源（3）输出口相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第二直流电极（18）连接一个第二
Figure DEST_PATH_IMAGE004
电压源（17）；所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输出口连接一个第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输入口；该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一RF电极（10）经过一个第二1+3倍频器（9）与一个第二微波信号源（8）输出口相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一直流电极（13）连接一个第一电压源（12）；所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第二RF电极（16）经过所述第二1+3倍频器（9）与所述第二微波信号源（8）输出口相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第二直流电极（14）连接一个第二
Figure 431556DEST_PATH_IMAGE002
电压源（15）。
2.根据权利要求1所述的基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统，其特征在于：第一1+3倍频器（2）和第二1+3倍频器（9）具有相同结构，其结构为：包括一个第一分路器1（20），一个第二分路器2（22），一个相移器（21），一个第一乘法器1（23）和一个第二乘法器（24）；所述第一分路器1（20）输出口1'连接所述第二分路器2（22）输入口，第一分路器1（20）输出口2'连接所述相移器（21）输入口；所述第二分路器2（22）输出口1'连接第二乘法器2（24）输入口1'，该第二分路器2（22）输出口2'连接第一乘法器1（23）输入口1'；所述相移器（21）输出口连接第一乘法器1（23）输入口2'；所述第一乘法器1（23）输出口连接第二乘法器2（24）输入口2'。
3.一种基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统应用方法，采用权利要求1所述的基于马赫-曾德尔调制器的梳状谱发生系统进行运行，其特征在于：所述半导体激光器ECL（1）输出种子光到第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）进行强度调制，对第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输入经第一1+3倍频器（2）倍频后的微波信号，并在直流电极加适当的偏压，实现载波抑制的双边带调制；第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）输出口连接第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输入口，对第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输入经第二1+3倍频器（9）倍频后的微波信号，并在直流电极加适当偏压，实现载波抑制的双边带调制，输出梳状谱；具体表现在：所述第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一RF电极（4）和第二RF电极（19）分别经过第一1+3倍频器（2）与第一微波信号源（3）相连，该第一马赫-曾德尔调制器MZM1（5）第一直流电极（7）和第二直流电极（18）分别连接第一
Figure 945714DEST_PATH_IMAGE002
电压源（6）和第二
Figure 340924DEST_PATH_IMAGE002
电压源（17），所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一RF电极（10）和第二RF电极（16）分别经过第二1+3倍频器（9）与第二微波信号源（8）相连，该第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）第一直流电极（13）和第二直流电极（14）分别连接第一
Figure DEST_PATH_IMAGE006
电压源（12）和第二
Figure DEST_PATH_IMAGE008
电压源（15），在所述第二马赫-曾德尔调制器MZM2（11）输出口得到平坦梳状谱。
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