CN107666351A - 采用超连续谱载波源大气通信系统 - Google Patents

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Abstract

采用超连续谱载波源大气通信系统，属于光通信技术领域，为了解决现有技术存在的问题，可调光源与第一马赫增德尔调制器连接，任意波形发生器发送的第一射频电信号与第一马赫增德尔调制器射频端连接，任意波形发生器发送的第二射频信号与第二马赫增德尔调制器射频端连接，第一马赫增德尔调制器与第一光耦合器公共端口连接，第一光耦合器第二端口B与第一光电探测器连接；第一光耦合器第一端口A与掺铒光纤放大器连接，掺铒光纤放大器与隔离器连接，隔离器与非线性连接，非线性光纤与第二光耦合器公共输入端连接，第二光耦合器第一端口C与第二马赫增德尔调制器连接；第二马赫增德尔调制器、准直镜组、第二光电探测器和低通滤波器依次连接。

Description

采用超连续谱载波源大气通信系统
技术领域
本发明涉及一种采用超连续谱载波源大气通信系统，属于光通信技术领域。
背景技术
随着通信需求的增大，现代光通信系统正在朝着多样性发展。自由空间光通信系统相比与传统的光纤通信和微波通信系统，有着降低通信系统成本，无需资源许可证，频谱宽传输容量大的优势，作为无线通信网络的补充方案，解决“最后一公里”的问题，因而在山区、抢险救援等不方便部署光缆或者光缆损坏的紧急情况中有着重要的应用。同时在理论上部分相干光束在大气湍流信道中传输可以有效的降低光强闪烁的问题，因此基于超连续谱产生的部分相干光在自由空间传输的宽谱通信系统有着重要的研究价值。
传统的光通信方法比如波分复、正交频分复用等是利用激光相干性高，单色性强，即在频域上进行叠加复用来提高传输效率。但用相干性高的窄带光源在大气湍流信道中进行光通信传输时，由于湍流的散射和吸收等作用引起相干光束的折射导致光斑漂移和光强闪烁等一系列问题，使得接收信号有比较大的延时和误码，从而影响通信系统质量。而窄带脉冲光入射到非线性光纤经过一系列非线性效应后频谱发生展宽，时域脉冲被压窄，光源相干性也因非线性小变为部分相干光束，进而对部分相干光束进行调制传输，进行时域上的复用来提高通信系统传输容量，改善空间信道中光强闪烁光束漂移等问题。
发明内容
本发明针对现有窄带相干光通信系统在大气湍流信道中存在光强闪烁等问题，提出一种采用超连续谱载波源大气通信系统。
本发明采取以下技术方案：
采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征是，其包括可调光源、任意波形发生器、第一马赫增德尔调制器、第一光耦合器、掺铒光纤放大器、第一光电探测器、隔离器、非线性光纤、第二光耦合器、第二马赫增德尔调制器、准直镜组、第二光电探测器和低通滤波器；可调光源与第一马赫增德尔调制器光输入端连接，任意波形发生器发送的第一射频电信号与第一马赫增德尔调制器射频端连接，任意波形发生器发送的第二射频信号与第二马赫增德尔调制器射频端连接，第一马赫增德尔调制器光输出端与第一光耦合器公共端口连接，第一光耦合器第二端口B与第一光电探测器光端连接；第一光耦合器第一端口A与掺铒光纤放大器光输入端连接，掺铒光纤放大器光输出端与隔离器光输入端连接，隔离器光输出端与非线性光纤输入端连接，非线性光纤输出与第二光耦合器公共输入端连接，第二光耦合器第一端口C与第二马赫增德尔调制器输入端连接；第二马赫增德尔调制器、准直镜组、第二光电探测器和低通滤波器依次连接。
可调光源波段为C+L波段。
第一光耦合器的第一端口A为99％端口，第二端口B为1％端口。
第二光耦合器的第一端口C为99％端口，第二端口D为1％端口。
掺铒光纤放大器的放大光功率达到1W以上。
非线性光纤的非线性系数11.5W-1km-1。
第一光耦合器、第二光耦合器、第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器的工作范围为1530nm至1610nm。
准直镜组为第一准直镜和第二准直镜同轴设置。
本发明的有益效果是：采用一个马赫增德尔调制器对连续光进行强度调制，使产生的脉冲光峰值能量更集中以更低的输入功率得到超连续谱，本发明方案中采用的非线性光纤由于一系列非线性效应使得频谱展宽，时域压窄，可将其时分复用提高通信速率。
本发明通信系统的结构简单、成本低、接收段光强闪烁因子较低、1Gbit/s速率时通信系统质量稳定，其特别适用于光通信技术领域。
附图说明
图1为本发明采用超连续谱载波源大气通信系统的结构示意图。
图2为本发明的部分相干光束与相干光束通过大气信道后的光强闪烁因子对比。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，采用超连续谱载波源大气通信系统，包括可调光源1、任意波形发生器2、第一马赫增德尔调制器3、第一光耦合器4、掺铒光纤放大器5、第一光电探测器6、隔离器7、非线性光纤8、第二光耦合器9、第二马赫增德尔调制器10、准直镜组11、第二光电探测器12和低通滤波器13。
准直镜组11为第一准直镜11-1和第二准直镜11-2同轴设置。
可调光源1与第一马赫增德尔调制器3光输入端通过光纤连接，任意波形发生器2发送的第一射频电信号与第一马赫增德尔调制器3射频端通过SMA电缆线相连接，任意波形发生器2发送的第二射频信号与第二马赫增德尔调制器11射频端通过SMA电缆线连接，第一马赫增德尔调制器3光输出端与第一光耦合器4公共端口通过光纤连接，第一光耦合器41％的端口B与第一光电探测器6光端通过光纤连接，第一光电探测器6与示波器7通过SMA电缆线连接，第一光耦合器49％的端口A与掺铒光纤放大器5光输入端通过光纤连接，掺铒光纤放大器5光输出端与隔离器7光输入端通过光纤熔接连接，掺铒光纤放大器5的放大光功率达到1W以上，隔离器7光输出端与非线性光纤8输入端通过光纤熔接相连接，非线性光纤8输出与第二光耦合器9公共输入端通过光纤熔接相连接，非线性光纤(8)的非线性系数11.5W- 1km-1，第二光耦合器999％的端口C与第二马赫增德尔调制器10输入端通过光纤连接，第二光耦合器9的1％的端口D与光频谱信号分析仪通过光纤连接，第二马赫增德尔10光输出端与第一准直镜11-1通过光纤连接，第二准直镜11-2与第二光电探测器12通过光纤连接，第二光电探测器12与低通滤波器13通过SMA电缆线连接。低通滤波器13输出端与误码仪通过SMA电缆线连接。低通滤波器13显示接收的解调信号，误码仪显示通信系统的实时误码率。
第一准直镜11-1与第二准直镜11-2排列顺序为分别放置在1km大气湍流池两侧左右。
第一光耦合器4的第一端口A为99％端口，第二端口B为1％端口。
第二光耦合器10的第一端口C为99％端口，第二端口D为1％端口。
可调光源1波段为C+L波段。
掺铒光纤放大器5的放大光功率达到1W以上。
第一光耦合器4、第二光耦合器10、第一马赫增德尔调制器3、第二马赫增德尔调制器11的工作范围为1530nm至1610nm。
非线性光纤9的非线性系数11.5W-1KM-1。
开启可调光源1，调节可调光源1的输出功率使其适合第一马赫增德尔调制器3的输入功率。调节任意波形发生器2发送方波电信号，同时调节第一马赫增德尔调制器3偏置电压和任意波形发生器2方波占空比，改变脉冲峰值能量，观察第一马赫增德尔调制器3输出功率与示波器输出波形得到稳定的锁模脉冲，然后，开启掺铒光纤放大器5，调节功率达到1W以上，锁模后的脉冲信号经过隔离器7后泵浦非线性光纤8。经过非线性光纤8后的超连续谱光信号进入第二耦合器9，1％的超连续谱光信号能量经由第二耦合器9的D端口来通过光谱分析仪，光谱分析仪中观察展宽的光谱图与非线性光纤8输出功率。反复调节任意波形发生器2发送方波电信号占空比来得到合适的展宽光谱后，进入第二耦合器9的99％的超连续谱光信号能量经由第二耦合器9的C端口进入第二马赫增德尔调制器10，调节任意波形发生器2发送电伪随机码信号，通过第二马赫增德尔调制器10加载到超连续谱光信号上并反复调节第二马赫增德尔调制器10的偏置电压使其峰-峰值比最大，经过准直镜组11的空间传输后由第二光电探测器12转换为电信号，再经过低通滤波器13解调超连续谱信号，由误码仪实时观测到通信系统的通信质量。
由图2可以观测到基于本发明的通信系统的光强闪烁因子低于相同条件下基于相干光束的通信系统所产生的光强闪烁因子。说明本发明基于超连续谱产生的部分相干光在自由空间传输的宽谱通信系统在大气湍流信道中是稳定可行的。

Claims (8)

1.采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征是，其包括可调光源(1)、任意波形发生器(2)、第一马赫增德尔调制器(3)、第一光耦合器(4)、掺铒光纤放大器(5)、第一光电探测器(6)、隔离器(7)、非线性光纤(8)、第二光耦合器(9)、第二马赫增德尔调制器(10)、准直镜组(11)、第二光电探测器(12)和低通滤波器(13)；
可调光源(1)与第一马赫增德尔调制器(3)光输入端连接，任意波形发生器(2)发送的第一射频电信号与第一马赫增德尔调制器(3)射频端连接，任意波形发生器(2)发送的第二射频信号与第二马赫增德尔调制器(10)射频端连接，第一马赫增德尔调制器(3)光输出端与第一光耦合器(4)公共端口连接，第一光耦合器(4)第二端口B与第一光电探测器(6)光端连接；
第一光耦合器(4)第一端口A与掺铒光纤放大器(5)光输入端连接，掺铒光纤放大器(5)光输出端与隔离器(7)光输入端连接，隔离器(7)光输出端与非线性光纤(8)输入端连接，非线性光纤(8)输出与第二光耦合器(9)公共输入端连接，第二光耦合器(9)第一端口C与第二马赫增德尔调制器(10)输入端连接；
第二马赫增德尔调制器(10)、准直镜组(11)、第二光电探测器(12)和低通滤波器(13)依次连接。
2.根据权利要求1所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，根据权利要求所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，可调光源(1)波段为C+L波段。
3.根据权利要求1所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，第一光耦合器(4)的第一端口A为99％端口，第二端口B为1％端口。
4.根据权利要求1所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，第二光耦合器(9)的第一端口C为99％端口，第二端口D为1％端口。
5.根据权利要求1所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，掺铒光纤放大器(5)的放大光功率达到1W以上。
6.根据权利要求1所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，非线性光纤(8)的非线性系数11.5W-1km-1。
7.根据权利要求1所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，第一光耦合器(4)、第二光耦合器(10)、第一马赫增德尔调制器(3)和第二马赫增德尔调制器(11)的工作范围为1530nm至1610nm。
8.根据权利要求1所述的采用超连续谱载波源大气通信系统，其特征在于，准直镜组(11)为第一准直镜(11-1)和第二准直镜(11-2)同轴设置。
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