CN105827356B - 一种两路太赫兹波通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于太赫兹通信领域，提供一种两路太赫兹波通信系统，包括太赫兹波生成模块；与所述太赫兹生成模块的输出口连接的太赫兹波传输通道；与所述太赫兹波传输通道的输出口连接的太赫兹波接收模块。本发明通过太赫兹波生成模块将一路光信号源转换为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波并合为一束通过太赫兹波传输通道进行传输，并通过太赫兹波接收模块将水平极化太赫兹波和垂直极化太赫兹波重新分为两路，以分别进行接收，能够实现两路太赫兹波通信，提高太赫兹波通信的速率和频谱利用率。

Description

一种两路太赫兹波通信系统
技术领域
本发明属于太赫兹通信领域，尤其涉及一种两路太赫兹波通信系统。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波。由于太赫兹波具有传输速率高，方向性好，安全性高，散射小以及穿透性好等优点，因此被广泛应用于通信领域以传递信息。
然而，现有的太赫兹波通信系统，通常只能实现单路太赫兹波通信，通信速率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两路太赫兹波通信系统，旨在解决现有的太赫兹波通信系统，通常只能实现单路太赫兹波通信，通信速率较低的问题。
本发明是这样实现的，一种两路太赫兹波通信系统，所述两路太赫兹波通信系统包括：
将一路光信号源转换为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波，并将所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波合为一束并输出的太赫兹波生成模块；
与所述太赫兹生成模块的输出口连接，对合为一束的所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行传输的太赫兹波传输通道；
与所述太赫兹波传输通道的输出口连接，将合为一束的所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波重新分为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波，以分别进行接收的太赫兹波接收模块。
优选的，所述太赫兹波生成模块包括：
将一路光信号源分为两束光信号的光纤分束器；
通过光纤与所述光纤分束器的第一光输出口连接，将所述两束光信号中的一束转换为水平极化太赫兹波的第一太赫兹波生成单元；
通过光纤与所述光纤分束器的第二光输出口连接，将所述两束光信号中的另一束转换为垂直极化太赫兹波的第二太赫兹波生成单元；
设置在自由空间中，位于所述第一太赫兹波生成单元的输出口和所述第二太赫兹波生成单元的输出口，将所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波的合为一束并输出的第一极化分束器。
优选的，所述第一太赫兹波生成单元包括：
通过光纤与所述光纤分束器的第一光输出口连接，将所述两束光信号中的一束调制为第一调制光信号的第一电光调制器；
通过光纤与所述第一电光调制器连接，将所述第一调制光信号转换为第一太赫兹波的第一太赫兹波生成器；
设置在所述第一太赫兹波生成器的输出口，将所述第一太赫兹波过滤为水平极化太赫兹波的水平偏振片。
优选的，所述第二太赫兹波生成单元包括：
通过光纤与所述光纤分束器的第二光输出口连接，将所述两束光信号中的另一束调制为第二调制光信号的第二电光调制器；
通过光纤与所述第二电光调制器连接，将所述第二调制光信号转换为第二太赫兹波的第二太赫兹波生成器；
设置在所述第二太赫兹波生成器的输出口，将所述第二太赫兹波过滤为垂直极化太赫兹波的垂直偏振片。
优选的，所述太赫兹波生成模块还包括与所述光纤分束器的光输入口连接，对所述光信号源进行信号放大的光纤放大器。
优选的，所述太赫兹波传输通道包括：
对所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行传输的自由空间；
设置在所述自由空间的输入口，对所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行聚焦，使所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波在自由空间传输的第一聚焦透镜；
设置在所述自由空间的输出口，对所述水平极化太赫兹波和垂直极化太赫兹波进行聚焦，以输出至所述太赫兹波接收模块的第二聚焦透镜。
优选的，所述太赫兹波接收模块包括：
与所述太赫兹波传输模块通道的输出口连接，将合为一束的所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波的重新分为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波并分别输出的第二极化分束器；
与所述第二极化分束器的第一输出口连接，对所述水平极化太赫兹波进行接收的第一太赫兹波接收单元；
与所述第二极化分束器的第二输出口连接，对所述垂直极化太赫兹波进行接收的第二太赫兹波接收单元。
优选的，所述第一太赫兹波接收单元包括设置在所述第二极化分束器的第一输出口的第一太赫兹波探测器，所述第二太赫兹波接收单元包括设置在所述第二极化分束器的第二输出口的第二太赫兹波探测器。
优选的，所述第一太赫兹波接收单元还包括设置在所述第一太赫兹波探测器的输出口、依次连接的第一前置放大器和第一限幅放大器，所述第二太赫兹波探测器还包括设置在所述第二太赫兹波接收单元的输出口、依次连接的第二前置放大器和第二限幅放大器。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
通过太赫兹波生成模块将一路光信号源转换为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波并合为一束通过太赫兹波传输通道进行传输，并通过太赫兹波接收模块将水平极化太赫兹波和垂直极化太赫兹波重新分为两路，以分别进行接收，能够实现两路太赫兹波通信，提高太赫兹波通信的速率和频谱利用率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的两路太赫兹波通信系统的基本结构框图；
图2是本发明实施例提供的两路太赫兹波通信系统的基本结构示意图；
图3是本发明实施例提供的两路太赫兹波通信系统的具体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例提供的两路太赫兹波通信系统，包括依次连接的太赫兹波生成模块10、太赫兹波传输通道20和太赫兹波接收模块30。
太赫兹波生成模块10用于将一路光信号源转换为一路水平极化太赫兹波Ch.1和一路垂直极化太赫兹波Ch.2，并将所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2合为一束并输出。
太赫兹波传输通道20与太赫兹生成模块10的输出口连接，用于对合为一束的所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2进行传输。
太赫兹波接收模块30与太赫兹波传输通道20的输出口连接，用于将合为一束的所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2重新分为一路水平极化太赫兹波Ch.1和一路垂直极化太赫兹波Ch.2，以分别进行接收。
通过太赫兹波生成模块将一路光信号源转换为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波，并由太赫兹波传输通道进行传输，可实现两路太赫兹波通信，可提高通信速率。
通过在太赫兹波接收端利用太赫兹波接收模块将合为一束的所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波重新分为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波，以分别进行接收，可在不对两路太赫兹波进行时间上的区分的情况下，通过极化的不同实现两路太赫兹波的分离接收，可提高频谱的利用率。
如图2所示，在本实施例中，太赫兹波生成模块10具体包括光纤放大器00、光纤分束器11、第一太赫兹波生成单元12、第二太赫兹波生成单元13和第一极化分束器14。
光纤放大器00与光纤分束器11的光输入口连接，用于对光信号源进行信号放大；光纤分束器11用于将一路光信号源分为两束光信号；第一太赫兹波生成单元12通过光纤与所述光纤分束器11的第一光输出口连接，用于将所述两束光信号中的一束转换为水平极化太赫兹波Ch.1；第二太赫兹波生成单元13通过光纤与所述光纤分束器11的第二光输出口连接，用于将所述两束光信号中的另一束转换为垂直极化太赫兹波Ch.2；第一极化分束器14设置在自由空间中，位于所述第一太赫兹波生成单元12的输出口和所述第二太赫兹波生成单元13的输出口，用于将所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2的合为一束并输出。
太赫兹波传输通道20包括自由空间21、第一聚焦透镜22和第二聚焦透镜23。
自由空间21用于对合成一束的所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2进行传输；第一聚焦透镜22设置在自由空间21的输入口，对所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2进行第一次聚焦，使所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2在所述自由空间传输；第二聚焦透镜23设置在自由空间21的输出口，对所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2进行第二次聚焦，以将所述水平极化太赫兹波Ch.1和垂直极化太赫兹波Ch.2聚焦输出至太赫兹波接收模块30。
太赫兹波接收模块30包括第二极化分束器31、第一太赫兹波接收单元32和第二太赫兹波接收单元33。
第二极化分束器31与太赫兹波传输模块通道20的输出口(即，第二聚焦透镜23的出光面)连接，用于将合为一束的所述水平极化太赫兹波Ch.1和所述垂直极化太赫兹波Ch.2的重新分为一路水平极化太赫兹波Ch.1和一路垂直极化太赫兹波Ch.2并分别输出；第一太赫兹波接收单元32与第二极化分束器31的第一输出口连接，用于接收所述水平极化太赫兹波Ch.1；第二太赫兹波接收单元33与第二极化分束器31的第二输出口连接，用于对所述垂直极化太赫兹波Ch.2进行接收。
如图3所示，在本实施例中，第一太赫兹波生成单元12包括第一电光调制器121、第一太赫兹波生成器122和水平偏振片123；第二太赫兹波生成单元13包括第二电光调制器131、第二太赫兹波生成器132和垂直偏振片133。
第一电光调制器121通过光纤与光纤分束器11的第一光输出口连接，用于将所述两束光信号中的一束调制为第一调制光信号；第一太赫兹波生成器122通过光纤与第一电光调制器121连接，用于将所述第一调制光信号转换为第一太赫兹波；水平偏振片123设置在第一太赫兹波生成器122的输出口，用于将第一太赫兹波过滤为水平极化太赫兹波Ch.1。
第二电光调制器131通过光纤与光纤分束器11的第二光输出口连接，用于将所述两束光信号中的另一束调制为第二调制光信号；第二太赫兹波生成器132通过光纤与第二电光调制器131连接，用于将所述第二调制光信号转换为第二太赫兹波；垂直偏振片133设置在第二太赫兹波生成器132的输出口，用于将所述第二太赫兹波过滤为垂直极化太赫兹波Ch.2。
在具体应用中，第一电光调制器121和第二电光调制器131均可以选用EMO电光调制器、相位调制器或振幅调制器；第一太赫兹波生成器122和第二太赫兹波生成器132均可选用单行载流子光电二极管(UTC-PD)。
第一太赫兹波接收单元32包括设置在第二极化分束器31的第一输出口的第一太赫兹波探测器321，第二太赫兹波接收单元33包括设置在第二极化分束器31的第二输出口的第二太赫兹波探测器331。
在具体应用中，第一太赫兹波探测器321和第二太赫兹波探测器331均为以肖基特二极管(SBD)为代表的太赫兹探测器。
在本实施例中，第一太赫兹波接收单元32还包括设置在第一太赫兹波探测器321的输出口、依次连接的第一前置放大器322和第一限幅放大器323，第二太赫兹波接收单元33还包括设置在第二太赫兹波探测器331的输出口、依次连接的第二前置放大器332和第二限幅放大器333。
本发明提供的两路太赫兹波通信系统能够将一路光信号源转换为两路极化方向不同的太赫兹波，以实现两路太赫兹波通信，在具体应用中还能够对所述两路太赫兹波在时间上进行分别，以实现多路太赫兹波通信。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种两路太赫兹波通信系统，其特征在于，所述两路太赫兹波通信系统包括：
将一路光信号源转换为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波，并将所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波合为一束并输出的太赫兹波生成模块；
与所述太赫兹波生成模块的输出口连接，对合为一束的所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行传输的太赫兹波传输通道；
与所述太赫兹波传输通道的输出口连接，将合为一束的所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波重新分为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波，以分别进行接收的太赫兹波接收模块；
所述太赫兹波生成模块包括：
将一路光信号源分为两束光信号的光纤分束器；
通过光纤与所述光纤分束器的第一光输出口连接，将所述两束光信号中的一束转换为水平极化太赫兹波的第一太赫兹波生成单元；
通过光纤与所述光纤分束器的第二光输出口连接，将所述两束光信号中的另一束转换为垂直极化太赫兹波的第二太赫兹波生成单元；
设置在自由空间中，位于所述第一太赫兹波生成单元的输出口和所述第二太赫兹波生成单元的输出口，将所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波合为一束并输出的第一极化分束器；
所述第一太赫兹波生成单元包括：
通过光纤与所述光纤分束器的第一光输出口连接，将所述两束光信号中的一束调制为第一调制光信号的第一电光调制器；
通过光纤与所述第一电光调制器连接，将所述第一调制光信号转换为第一太赫兹波的第一太赫兹波生成器；
设置在所述第一太赫兹波生成器的输出口，将所述第一太赫兹波过滤为水平极化太赫兹波的水平偏振片；
所述第二太赫兹波生成单元包括：
通过光纤与所述光纤分束器的第二光输出口连接，将所述两束光信号中的另一束调制为第二调制光信号的第二电光调制器；
通过光纤与所述第二电光调制器连接，将所述第二调制光信号转换为第二太赫兹波的第二太赫兹波生成器；
设置在所述第二太赫兹波生成器的输出口，将所述第二太赫兹波过滤为垂直极化太赫兹波的垂直偏振片；
所述太赫兹波接收模块包括：
与所述太赫兹波传输通道的输出口连接，将合为一束的所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波重新分为一路水平极化太赫兹波和一路垂直极化太赫兹波并分别输出的第二极化分束器；
与所述第二极化分束器的第一输出口连接，对所述水平极化太赫兹波进行接收的第一太赫兹波接收单元；
与所述第二极化分束器的第二输出口连接，对所述垂直极化太赫兹波进行接收的第二太赫兹波接收单元；
所述第一太赫兹波接收单元包括设置在所述第二极化分束器的第一输出口的第一太赫兹波探测器，所述第二太赫兹波接收单元包括设置在所述第二极化分束器的第二输出口的第二太赫兹波探测器；
所述第一太赫兹波接收单元还包括设置在所述第一太赫兹波探测器的输出口、依次连接的第一前置放大器和第一限幅放大器，所述第二太赫兹波探测器还包括设置在所述第二太赫兹波接收单元的输出口、依次连接的第二前置放大器和第二限幅放大器；
所述两路太赫兹波通信系统在不对所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行时间上的区分的情况下，实现两路太赫兹波通信；在对所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行时间上的区分的情况下，实现多路太赫兹波通信。
2.如权利要求1所述的两路太赫兹波通信系统，其特征在于，所述太赫兹波生成模块还包括与所述光纤分束器的光输入口连接，对所述光信号源进行信号放大的光纤放大器。
3.如权利要求1所述的两路太赫兹波通信系统，其特征在于，所述太赫兹波传输通道包括：
对所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行传输的自由空间；
设置在所述自由空间的输入口，对所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波进行聚焦，使所述水平极化太赫兹波和所述垂直极化太赫兹波在自由空间传输的第一聚焦透镜；
设置在所述自由空间的输出口，对所述水平极化太赫兹波和垂直极化太赫兹波进行聚焦，以输出至所述太赫兹波接收模块的第二聚焦透镜。
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