CN114665972A - 一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统 - Google Patents

一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114665972A
CN114665972A CN202111604805.3A CN202111604805A CN114665972A CN 114665972 A CN114665972 A CN 114665972A CN 202111604805 A CN202111604805 A CN 202111604805A CN 114665972 A CN114665972 A CN 114665972A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
frequency
optical modulator
bias
subcarrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111604805.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114665972B (zh
Inventor
李朝晖
潘竞顺
冯耀明
李强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sun Yat Sen University filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN202111604805.3A priority Critical patent/CN114665972B/zh
Publication of CN114665972A publication Critical patent/CN114665972A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114665972B publication Critical patent/CN114665972B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/5165—Carrier suppressed; Single sideband; Double sideband or vestigial
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/564—Power control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明提出一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，涉及光传感与光信号的技术领域，通过单频光信号发生器发出连续单频光信号，并输入IQ光调制器；利用微波信号发生器生成不同频率的子载波射频驱动信号分两路输入IQ光调制器，驱动其对连续单频光信号进行调制，预置IQ光调制器偏压，利用偏压控制源调整其偏压状态，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制，然后输入待探测光学微腔器件进行光谱探测后输出探测信号，探测信号输入光电探测器拍频。相比于双边带调制，本方案避免了利用强度调制器带来的边带信号叠加问题，更适合类似于微腔等谐振峰较多、较密集的光谱探测应用场合，实现对大量谐振光谱的快速探测。

Description

一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统
技术领域
本发明涉及光传感与光信号的技术领域，更具体地，涉及一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统。
背景技术
随着研究人员对回音壁模式光学微腔的广泛研究，回音壁模式光学微腔的光场与物质相互作用的机理已经被深入探索，也回音壁模式光学微腔成为超高灵敏光学传感的优异平台，在高精度传感与探测中具有重要的应用价值。
目前，对光学微腔的光谱探测主要由光谱扫描法来完成，光谱扫描法实施所依托的设备包括宽带光源、光谱仪以及扫频激光器等。通常来说，光谱扫描法可以实现高精度的光谱扫描，尤其是结合宽带光源设备，可以满足0.01pm以下的频谱扫描精度，实现超高精度的光谱探测与扫描。然而，若涉及到超快光谱探测的应用需求，尤其在同时探测多个微腔谐振光谱(如串联的FBG、串联的FP等包含多个光学微腔谐振的结构)的超声响应中，不仅需要完整描绘多个微腔谐振的光谱曲线，还需要实现10MHz以上的频谱扫描速度，以上传统的光谱探测方案就显得难以兼顾。由于扫频光源通常由机械式的压电陶瓷对腔长进行调谐，存在扫频速度的物理极限限制，KHz以下的扫频速度难以满足超快的光谱探测应用需求；对于光谱仪，其扫频速度限制于内部机械式的体光栅扫描过程，对比于扫频光源，光谱扫描速度更慢，更难实现超快的光谱探测。
为了解决扫频速度慢的问题，将电频域调制到光域进行光谱探测的方法应运而生。然而，此类电光调制通常有以下两种使用方式：1、使用强度调制器进行双边带调制，光场同样是双边带的，这样经过光电探测器(PD)解调后将是两个边带的拍频信号的叠加。如现有技术中公开了一种光器件宽带频率响应值的测量方法及装置，放置待测光器件；首先，光信号经载波相位可调的双边带调制单元转换为双边带光信号；双边带光信号经光电探测器后转换为电信号，微波幅度相位探测器探测电信号得到第一幅相响应信息；调节载波相位可调的双边带调制单元，改变载波相位，重复上述步骤，得到第二幅相响应信息；这种方式的优点是结构简单，缺点是对于双边带信号经过光电探测器解调是叠加的，两个边带的信号会相互影响，不利于信号的解调；2、使用IQ调制器进行抑制载波的双边带调制，然后利用相干接收机进行接收和解调。这种方式的优点是可以区分开两个边带的信号不会相互影响，缺点是需要相干接收机进行接收，算法与硬件成本都比较高昂。
发明内容
为解决当前将电频域调制到光域进行光谱探测的方式无法兼顾边带信号质量及硬件成本的问题，本发明提出一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，实现对大量谐振光谱的快速探测，避免利用强度调制器带来的边带信号叠加问题。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，包括：单频光信号发生器、微波信号发生器、π/2移相器、IQ光调制器、一分二光耦合器、待探测光学微腔器件、光谱仪、偏压控制源、光电探测器；单频光信号发生器发出频率为f0的连续单频光信号，连续单频光信号输入IQ光调制器；微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号，均经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制，利用一分二光耦合器将调制后的单频光信号输入至光谱仪中，得到频率分别为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱；通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制，然后输入待探测光学微腔器件进行光谱探测后输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。
在本技术方案中，针对超快光谱探测的应用需求，以同时探测多个光学微腔器件光谱的应用需求为出发点，通过单频光信号发生器发出连续单频光信号，并输入IQ光调制器；利用微波信号发生器生成不同频率的子载波射频驱动信号并分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制，通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制，然后输入待探测光学微腔器件进行光谱探测后输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。随着单边带抑制，在最终光电探测器拍频后得到的功率响应变化逐渐变小，被抑制的边带信号的功率扰动对未抑制的边带功率影响逐渐变小，因此可以实现高精度的基于单边带的光电探测器的探测，固定偏压控制源对IQ光调制器器施加的偏压控制状态，实现保留载波的单边带调制，由于光信号携带载波信号，不需要额外的光源载波即可直接传输至光电探测器进行自拍频，而又由于只有单边带携带有效信号，消除了双边带信号带来难以区分两个边带信号的影响，相比于双边带调制，本方案的单边带载波保留的方案更适合于类似于微腔等谐振峰较多、较密集的光谱探测应用场合。
优选地，在偏压控制源对IQ光调制器施加的预置偏压为0时，频率为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱功率随机分配。
在此，由于IQ光调制器内部铌酸锂器件的折射率随空间温度、寿命等影响，会出现光谱功率随机分配的过程。
优选地，所述单频光信号发生器为窄线宽连续激光光源。
优选地，所述待探测光学微腔器件为串联的FBG。
优选地，所述待探测光学微腔器件为串联的FP。
优选地，偏压控制源中设有直流电压源，直流电压源为IQ光调制器预置偏压，分别为VBI、VBQ和Vπ，频率为f0的光谱对应IQ光调制器预置的偏压Vπ，频率为f0-n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBI,频率为f0+n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBQ，VI和VQ分别表示经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号的电压，将VI和VQ分别叠加至VBI、VBQ上，满足：
Figure BDA0003433345620000031
其中，Ei为光谱仪中的光谱光场，记
Figure BDA0003433345620000032
E0表示光谱仪中偏压调制后的输出光场，
Figure BDA0003433345620000033
为半波电压；
Figure BDA0003433345620000034
均为调整IQ光调制器的偏压；
Figure BDA0003433345620000035
表示相位控制；
Figure BDA0003433345620000036
为叠加的子载波射频驱动信号的电压；通过偏压控制源调整IQ光调制器的偏压时，偏压控制源控制
Figure BDA0003433345620000037
且
Figure BDA0003433345620000038
使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，f0-n*fi的光谱边带被抑制且保留多子载波。
在此，若想要得到单边带载波抑制的效果，就需要额外增加偏压控制，这个偏压控制也每次都不一样的，通过观察光谱仪中显示的光谱进行动态调整。
优选地，所述系统还包括信号处理单元，信号处理单元连接光电探测器，对经光电探测器拍频后得到的单边且保留载波的探测光频谱信号进行处理分析。
本发明提出一种应用所述单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统生成多子载波探测信号的方法，包括以下步骤：
S1.利用单频光信号发生器发出频率为f0的连续单频光信号，将连续单频光信号输入IQ光调制器；
S2.利用微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号，均经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制；
S3.利用一分二光耦合器将调制后的单频光信号输入至光谱仪中，得到频率分别为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱；
S4.通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制；
S5.偏压调制后的多子载波输入待探测光学微腔器件进行光谱探测，输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。
优选地，在步骤S4中，通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态的过程为：
偏压控制源中设有直流电压源，直流电压源为IQ光调制器预置的偏压分别为VBI、VBQ和Vπ，频率为f0的光谱对应IQ光调制器预置的偏压Vπ，频率为f0-n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBI,频率为f0+n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBQ；
VI和VQ分别表示经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号的电压，将VI和VQ分别叠加至VBI、VBQ上，满足：
Figure BDA0003433345620000041
其中，Ei为光谱仪中的光谱光场，记
Figure BDA0003433345620000042
E0表示光谱仪中偏压调制后的输出光场，
Figure BDA0003433345620000043
为半波电压；
Figure BDA0003433345620000044
均为调整IQ光调制器的偏压；
Figure BDA0003433345620000045
表示相位控制；
Figure BDA0003433345620000051
为叠加的子载波射频驱动信号的电压；
通过偏压控制源控制：
Figure BDA0003433345620000052
且
Figure BDA0003433345620000053
使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，满足：f0-n*fi的光谱功率比f0的光谱功率低30dB以上，f0+n*fi的光谱功率与f0的光谱功率差值在5dB以内。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提出一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，以同时探测多个光学微腔器件光谱的应用需求为出发点，通过单频光信号发生器发出连续单频光信号，并输入IQ光调制器；利用微波信号发生器生成不同频率的子载波射频驱动信号并分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制，通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制，然后输入待探测光学微腔器件进行光谱探测后输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。相比于双边带调制，本方案避免了利用强度调制器带来的边带信号叠加问题，更适合类似于微腔等谐振峰较多、较密集的光谱探测应用场合，实现对大量谐振光谱的快速探测。
附图说明
图1表示本发明实施例1中提出的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统的结构示意图；
图2表示本发明实施例1中提出的在微波信号发生器发出单一频率fe的子载波射频驱动信号时，IQ调制器在无偏压控制状态下进行双边带调制的频谱图；
图3表示本发明实施例1中提出的在微波信号发生器发出单一频率fe的子载波射频驱动信号时，IQ调制器在偏压控制状态下进行单边带调制且不抑制载波的频谱图；
图4表示本发明实施例1中提出的在微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号时，IQ调制器在偏压控制状态下进行单边带调制且保留载波的多子载波频谱图；
图5表示本发明实施例1以图4的状态为基础，光电探测器拍频后得到的频谱信息示意图；
图6表示本发明实施例2中应用实施例1提出的系统进行抑制双边带中左边带信号仿真后，在光电探测器拍频后得到的信号频谱对比图；
图7表示本发明实施例3中应用实施例1提出的系统进行多子载波探测信号生成方法的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。
附图中描述位置关系的仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提出一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，包括：单频光信号发生器、微波信号发生器、π/2移相器、IQ光调制器、一分二光耦合器、待探测光学微腔器件、光谱仪、偏压控制源、光电探测器，各部件的连接关系如图1所示。
从整体上，单频光信号发生器采用窄线宽连续激光光源，窄线宽连续激光光源发出频率为f0的连续单频光信号，连续单频光信号通过光路输入IQ光调制器；微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号，均经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制，然后利用一分二光耦合器将调制后的单频光信号输入至光谱仪中，得到频率分别为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱；通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制，然后输入待探测光学微腔器件进行光谱探测后输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。
在本实施例中，待探测光学微腔器件适用于串联的FBG、串联的FP等包含多个光学微腔谐振的结构。
在本实施例中，将微波信号发生器设置为单一频率fe的驱动调制器，发出的频率fe的射频驱动信号经π/2移相器分成两路相位相差π/2的射频驱动信号后输入IQ光调制器,驱动IQ光调制器对频率为f0的连续单频光信号进行调制，然后利用一分二光耦合器将调制后的单频光信号输入至光谱仪中，在微波信号发生器发出单一频率fe的子载波射频驱动信号时，IQ调制器在无偏压控制状态下进行双边带调制，通过光谱仪观察到的频谱图如图2所示，即包括频率分别为f0-fe,f0,f0+fe的光谱,在偏压控制源对IQ光调制器施加的预置偏压为0时，由于受内部铌酸锂器件的折射率随空间温度、寿命等影响，会出现频率为f0-fe,f0,f0+fe的三光谱功率随机分配的过程，若想要得到单边带载波抑制的效果，就需要额外增加偏压控制，这个偏压控制也每次都不一样的，需要通过观察光谱仪来动态调整，因此，通过调整偏压控制源对IQ光调制器施加的的偏压控制状态，可以使得这三个频率的功率发生变化，通过观察光谱仪上的光谱功率变化，逐个调整IQ光调制器的三个偏置电压,使得其中一个频率为f0-fe的功率较另外两个频率最低，示意图见图3，且f0-fe的功率比f0的功率低30dB以上，然后，使得f0功率最高，第三个频率f0+fe的功率略低于f0的状态(一般设置在5dB以内)，此时可以完成单边带不抑制载波的偏压控制调制。
偏压控制源中设有直流电压源，在微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号时，直流电压源为IQ光调制器预置偏压，分别为VBI、VBQ和Vπ，频率为f0的光谱对应IQ光调制器预置的偏压Vπ，频率为f0-n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBI,频率为f0+n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBQ，VI和VQ分别表示经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号的电压，将VI和VQ分别叠加至VBI、VBQ上，满足：
Figure BDA0003433345620000071
其中，Ei为光谱仪中的光谱光场，记
Figure BDA0003433345620000072
E0表示光谱仪中偏压调制后的输出光场，
Figure BDA0003433345620000073
为半波电压；
Figure BDA0003433345620000074
均为调整IQ光调制器的偏压；
Figure BDA0003433345620000075
表示相位控制；
Figure BDA0003433345620000076
为叠加的子载波射频驱动信号的电压；通过偏压控制源调整IQ光调制器的偏压时，偏压控制源控制
Figure BDA0003433345620000077
且
Figure BDA0003433345620000078
使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，f0-n*fi的光谱边带被抑制且保留多子载波，IQ调制器在偏压控制状态下进行单边带调制且保留载波的多子载波频谱图如图4所示。然后，以图4的状态为基础，通过光电探测器拍频后得到的频谱信息参见图5。
在本实施例中，参见图1，该系统还包括信号处理单元，信号处理单元连接光电探测器，对经光电探测器拍频后得到的单边且保留载波的探测光频谱信号进行处理分析，便于下一步对探测信号的利用。
实施例2
在本实施例中，应用实施例1提出的系统进行抑制双边带中左边带信号仿真，仿真后在光电探测器拍频后得到的信号频谱对比图参见图6，因为涉及到信号的对比，所以此处附图不做拆分，在图6中,(a)、(c)、(e)及(g)表示IQ光调制器进行单边带调制后输入至光谱仪中的光谱信息，横坐标表示频率，纵坐标表示功率响应，其中，(a)、(c)、(e)及(g)中的“箭头”表示被抑制的边带，自(a)～(g)依次被抑制降低，(b)、(d)、(f)及(h)分别对应光电探测器对(a)、(c)、(e)及(g)光谱信息的拍频信号图，通过图6的仿真数据可以得到，随着对其左边带进行抑制，在最终光电探测器拍频后得到的功率响应变化逐渐变小，因此被抑制的边带信号的功率扰动对未抑制的边带功率影响逐渐变小，因此可以实现高精度的基于单边带的光电探测器的探测。此时，可以固定偏压控制源对IQ光调制器施加的偏压控制状态，实现保留载波的单边带调制。
在微波信号发生器发出不同频率的多载波信号时，通过光谱仪可以看到平整的单边带信号，该信号可以用于微腔的快速探测。由于光信号携带载波信号，不需要额外的光源载波即可直接传输至光电探测器进行自拍频，而又由于只有单边带携带有效信号，消除了双边带信号带来难以区分两个边带信号的影响，相比于双边带调制，单边带载波保留的方案更适合于类似于微腔等谐振峰较多、较密集的光谱探测应用场合。
实施例3
本实施例应用实施例1提出的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，提出一种生成多子载波探测信号的方法，方法的流程图参见图7，包括以下步骤：
S1.利用单频光信号发生器发出频率为f0的连续单频光信号，将连续单频光信号输入IQ光调制器；
S2.利用微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号，均经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制；
S3.利用一分二光耦合器将调制后的单频光信号输入至光谱仪中，得到频率分别为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱；
S4.通过偏压控制源为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制；
S5.偏压调制后的多子载波输入待探测光学微腔器件进行光谱探测，输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。
其中，在步骤S4中，通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态的过程为：
偏压控制源中设有直流电压源，直流电压源为IQ光调制器预置的偏压分别为VBI、VBQ和Vπ，频率为f0的光谱对应IQ光调制器预置的偏压Vπ，频率为f0-n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBI,频率为f0+n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBQ；
VI和VQ分别表示经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号的电压，将VI和VQ分别叠加至VBI、VBQ上，满足：
Figure BDA0003433345620000091
其中，Ei为光谱仪中的光谱光场，记
Figure BDA0003433345620000092
E0表示光谱仪中偏压调制后的输出光场，
Figure BDA0003433345620000093
为半波电压；
Figure BDA0003433345620000094
均为调整IQ光调制器的偏压；
Figure BDA0003433345620000095
表示相位控制；
Figure BDA0003433345620000096
为叠加的子载波射频驱动信号的电压；
通过偏压控制源控制：
Figure BDA0003433345620000097
且
Figure BDA0003433345620000098
使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，满足：f0-n*fi的光谱功率比f0的光谱功率低30dB以上，f0+n*fi的光谱功率与f0的光谱功率差值在5dB以内。
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，其特征在于，包括：单频光信号发生器、微波信号发生器、π/2移相器、IQ光调制器、一分二光耦合器、待探测光学微腔器件、光谱仪、偏压控制源、光电探测器；单频光信号发生器发出频率为f0的连续单频光信号，连续单频光信号输入IQ光调制器；微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号，均经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制，利用一分二光耦合器将调制后的单频光信号输入至光谱仪中，得到频率分别为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱；通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制，然后输入待探测光学微腔器件进行光谱探测后输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。
2.根据权利要求1所述的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，其特征在于，在偏压控制源对IQ光调制器施加的预置偏压为0时，频率为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱功率随机分配。
3.根据权利要求1所述的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，其特征在于，所述单频光信号发生器为窄线宽连续激光光源。
4.根据权利要求1所述的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，其特征在于，所述待探测光学微腔器件为串联的FBG。
5.根据权利要求1所述的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，其特征在于，所述待探测光学微腔器件为串联的FP。
6.根据权利要求1所述的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，其特征在于，偏压控制源中设有直流电压源，直流电压源为IQ光调制器预置偏压，分别为VBI、VBQ和Vπ，频率为f0的光谱对应IQ光调制器预置的偏压Vπ，频率为f0-n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBI,频率为f0+n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBQ，VI和VQ分别表示经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号的电压，将VI和VQ分别叠加至VBI、VBQ上，满足：
Figure RE-FDA0003591392260000021
其中，Ei为光谱仪中的光谱光场，记
Figure RE-FDA0003591392260000022
E0表示光谱仪中偏压调制后的输出光场，
Figure RE-FDA0003591392260000023
为半波电压；
Figure RE-FDA0003591392260000024
均为调整IQ光调制器的偏压；
Figure RE-FDA0003591392260000025
表示相位控制；
Figure RE-FDA0003591392260000026
为叠加的子载波射频驱动信号的电压；通过偏压控制源调整IQ光调制器的偏压时，偏压控制源控制
Figure RE-FDA0003591392260000027
且
Figure RE-FDA0003591392260000028
使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，f0-n*fi的光谱边带被抑制且保留多子载波。
7.根据权利要求5所述的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统，其特征在于，所述系统还包括信号处理单元，信号处理单元连接光电探测器，对经光电探测器拍频后得到的单边且保留载波的探测光频谱信号进行处理分析。
8.一种应用权利要求1所述的单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统生成多子载波探测信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.利用单频光信号发生器发出频率为f0的连续单频光信号，将连续单频光信号输入IQ光调制器；
S2.利用微波信号发生器发出n个不同频率fi的子载波射频驱动信号，均经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号后输入IQ光调制器，驱动IQ光调制器对连续单频光信号进行调制；
S3.利用一分二光耦合器将调制后的单频光信号输入至光谱仪中，得到频率分别为f0-n*fi,f0,f0+n*fi的光谱；
S4.通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态，使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，完成单边带调制且保留载波的多子载波偏压调制；
S5.偏压调制后的多子载波输入待探测光学微腔器件进行光谱探测，输出探测信号，探测信号经光电探测器拍频后得到单边且保留载波的探测光频谱信号。
9.根据权利要求8所述的多子载波探测信号的方法，其特征在于，在步骤S4中，通过偏压控制源首先为IQ光调制器预置偏压，然后调整IQ光调制器的偏压状态的过程为：
偏压控制源中设有直流电压源，直流电压源为IQ光调制器预置的偏压分别为VBI、VBQ和Vπ，频率为f0的光谱对应IQ光调制器预置的偏压Vπ，频率为f0-n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBI,频率为f0+n*fi的多子载波光谱对应IQ光调制器预置的偏压VBQ；
VI和VQ分别表示经π/2移相器分成两路相位相差π/2的子载波射频驱动信号的电压，将VI和VQ分别叠加至VBI、VBQ上，满足：
Figure RE-FDA0003591392260000031
其中，Ei为光谱仪中的光谱光场，记
Figure RE-FDA0003591392260000032
E0表示光谱仪中偏压调制后的输出光场，
Figure RE-FDA0003591392260000033
为半波电压；
Figure RE-FDA0003591392260000034
均为调整IQ光调制器的偏压；
Figure RE-FDA0003591392260000035
表示相位控制；
Figure RE-FDA0003591392260000036
为叠加的子载波射频驱动信号的电压；
通过偏压控制源控制：
Figure RE-FDA0003591392260000037
且
Figure RE-FDA0003591392260000038
使得光谱仪中f0-n*fi的光谱功率最低，频率为f0的光谱功率最高，满足：f0-n*fi的光谱功率比f0的光谱功率低30dB以上，f0+n*fi的光谱功率与f0的光谱功率差值在5dB以内。
CN202111604805.3A 2021-12-24 2021-12-24 一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统 Active CN114665972B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111604805.3A CN114665972B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111604805.3A CN114665972B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114665972A true CN114665972A (zh) 2022-06-24
CN114665972B CN114665972B (zh) 2023-09-01

Family

ID=82026435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111604805.3A Active CN114665972B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114665972B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103716095A (zh) * 2014-01-09 2014-04-09 北京邮电大学 外加强度调制器的循环频移多载波光源生成方案
CN106027153A (zh) * 2016-05-12 2016-10-12 西安电子科技大学 基于新型双边带马赫增德尔调制器产生60GHz毫米波的方法
CN110138455A (zh) * 2019-05-16 2019-08-16 内蒙古大学 一种基于光谱处理的微波光子射频移相器及其移相方法
CN209571530U (zh) * 2019-05-16 2019-11-01 内蒙古大学 一种基于光谱处理的微波光子射频移相器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103716095A (zh) * 2014-01-09 2014-04-09 北京邮电大学 外加强度调制器的循环频移多载波光源生成方案
CN106027153A (zh) * 2016-05-12 2016-10-12 西安电子科技大学 基于新型双边带马赫增德尔调制器产生60GHz毫米波的方法
CN110138455A (zh) * 2019-05-16 2019-08-16 内蒙古大学 一种基于光谱处理的微波光子射频移相器及其移相方法
CN209571530U (zh) * 2019-05-16 2019-11-01 内蒙古大学 一种基于光谱处理的微波光子射频移相器

Also Published As

Publication number Publication date
CN114665972B (zh) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8265488B2 (en) Electromagnetic transmission/reception system
US6591026B2 (en) Method and apparatus for generating a single-sideband optical frequency comb
US7555223B2 (en) UWB signal generator using optical FSK modulator
JP4092378B2 (ja) 光ミリ波・マイクロ波信号生成方法及びその装置
JPH08313852A (ja) 多重電磁放射出力信号生成装置とその方法
JP2003234703A (ja) 光送信回路
Zhang et al. Photonic generation of multi-frequency dual-chirp microwave waveform with multiplying bandwidth
US7962039B2 (en) Multiple wavelength light source, and generation method for multiple wavelength light
CN113671445A (zh) 基于dp-bpsk的双频段相位编码信号产生的方法及系统
JP2009244304A (ja) 広帯域多波長光源
CN113595646B (zh) 基于dp-mzm的双频段相位编码脉冲信号的产生方法及系统
JP4889951B2 (ja) 光周波数安定化装置
EP1780594A1 (en) Multi-wavelength signal generation device and multi-wavelength light generation method
CN114665972A (zh) 一种单边带调制且保留载波的多子载波探测信号生成系统
JP2006293247A (ja) 光周波数コム発生方法及び光周波数コム発生装置
Zhang et al. Reconfigurable photonic generation of microwave hybrid frequency/phase shift keying signals
US20080292326A1 (en) Optical Voltage Controlled Oscillator for an Optical Phase Locked Loop
CN110034824A (zh) 抑制色散影响的六倍频光载毫米波的产生方法及其装置
JP3743626B2 (ja) 超高速クロック抽出回路
Ma et al. Photonic generation of microwave dual-band phase coded signal
Kulagin et al. Formation of broadband microwave signals and multichannel frequency conversion with a microwave photonics reference frequency spectrum generator
JP3874119B2 (ja) 変調光信号発生装置，及びｆｓｋ変調信号発生装置
CN114696909B (zh) 倍频微波跳频fh信号的光子产生装置及产生方法
WO2024139577A1 (zh) 一种激光雷达
Li et al. Multi-band multi-format switchable microwave waveforms generation based on an AML-OEO

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant