CN115347953B - 一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号产生装置与方法 - Google Patents

一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号产生装置与方法 Download PDF

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Abstract

一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号产生装置与方法，包括光载波产生单元、第一光分路单元、第二光分路单元、射频电桥、第一电光调制单元、第二电光调制单元、第一直流驱动单元、第二直流驱动单元、相位调制单元、光合路单元、幅相调控单元、偏振旋转单元、偏振合路单元、偏振控制单元、光学起偏单元。通过控制一路光载波的幅度与相位，使载波抑制单边带调制信号中残留的光载波得到有效抑制，产生了高载波抑制度的微波光调制单边带信号。本发明装置结构简单，仅需直流调控调制器的偏压工作点和相对相位，即可获得高载波抑制度的微波光调制单边带信号；有效解决由于调制器的消光比较差而导致的光载波残留的问题，可根据实际应用灵活调节载波抑制度。

Description

一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号产生装置与方法
技术领域
本发明属于微波光子信号处理技术领域，涉及一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号产生装置与方法。
背景技术
微波光调制单边带信号是通过电光效应将微波信号调制到激光器发出的光载波上，抑制光载波和另一个边带，而获得的光载微波信号，其在微波光子变频、微波光子雷达等领域具有良好的潜在应用前景。
微波光调制单边带信号的指标参数包括边带抑制度和光载波抑制度。边带抑制度定义为调制信号的有用边带功率与对应被抑制边带功率的比值；光载波抑制度定义为调制信号的有用边带功率与残留光载波功率的比值。其中，边带抑制度主要受输入至调制器的射频信号的幅度一致性和相位正交性决定。通过优化射频信号的幅相参数，可达到较高的边带抑制比。载波抑制度主要受调制器的消光比影响，调制器的消光比越高，载波抑制度越大。然而，由于受到调制器的制备工艺过程的影响，目前通常电光调制器的消光比只能达到约20～25dB，导致载波抑制度较差，输出的微波光调制单边带信号会残留较强的光载波。
在微波光子技术领域，较强的残留光载波会与调制信号边带拍频，产生各种杂散信号，尤其在微波光子多通道变频过程中，残留的光载波会与本振信号边带拍频，产生残留本振信号，将落到相邻通道变频信号的带内，造成通道间串扰，影响通信质量。因此，提高载波抑制度是微波光调制单边带信号在实际应用中亟需的重要问题。
发明内容
本发明提供一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号的产生装置与方法，有效解决背景技术中由于光载波的残留造成的问题，获得高载波抑制度的微波光调制单边带信号。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号的产生装置，所述的装置包括：光载波产生单元1、第一光分路单元2、第二光分路单元3、射频电桥4、第一电光调制单元5、第二电光调制单元6、第一直流驱动单元7、第二直流驱动单元8、相位调制单元9、光合路单元10、幅相调控单元11、偏振旋转单元12、偏振合路单元13、偏振控制单元14、光学起偏单元15。
所述的第一光分路单元1具有按照一定的分配比对输入光信号进行功率分配的功能；所述的第二光分路单元2具有对输入光信号功率进行平均分配的功能；所述的射频电桥4具有将第二光分路单元2的射频信号均分为两路，并使两路射频信号具有90°相位差的功能，分别加载到第一电光调制单元3、第二电光调制单元5；所述的幅相调控单元11具有对光载波的幅度和相位进行调控的功能；所述的偏振旋转单元12具有对光载波的偏振态旋转90°的功能。
所述光载波产生单元1经第一光分路单元2分为两路，第一光分路单元2输出的上支路进入第二光分路单元3后再分为两路，第二光分路单元3输出的上支路与第一电光调制单元5相连，第二光分路单元3输出的下支路与第二电光调制单元6和相位调制单元9相连，第一电光调制单元5的输出端口、相位调制单元9的输出端口分别与光合路单元10的上下两个输入端口相连。光合路单元10的输出端口与偏振合路单元13的上支路输入端口相连；第一光分路单元2输出的下支路与幅相调控单元11、偏振旋转单元12及偏振合路单元13的下支路输入端口依次相连。偏振合路单元13的输出端口依次与偏振控制单元14、光学起偏单元15相连。
以上各部分之间的连接是通过光纤或集成光波导连接。
一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号的产生方法，包括以下步骤：
光载波产生单元1发出的光载波经第一光分路单元2按照一定的分配比分为两路，分别输入第二光分路单元3和幅相调控单元11。第二光分路单元3输出的光载波分别进入第一电光调制单元5和第二电光调制单元6。
射频信号经过射频电桥4分为两路，分别加载到第一电光调制单元4、第二电光调制单元5，第一直流驱动单元7和第二直流驱动单元8分别驱动第一电光调制单元4和第二电光调制单元5，实现射频信号的载波抑制双边带电光调制功能。相位调制单元9调节第一电光调制单元4与第二电光调制单元5输出信号之间的相位差，经光合路单元10合路输出载波抑制单边带调制信号。
通过幅相调控单元11对第二路光载波的幅度和相位进行调控，使其功率与光合路单元10输出的载波抑制单边带调制信号中残留光载波的功率相同、相位相反。经幅相调控单元11输出的光载波通过偏振旋转单元12使其偏振态旋转90°，然后与光合路单元10输出的载波抑制单边带调制信号的偏振合路单元13合路，传输至偏振控制单元14。
偏振控制单元14与光学起偏单元15共同作用，使得载波抑制单边带调制信号中残留的光载波和正交的单路光载波在光学起偏单元15透光方向的投影幅度相同，而互相抵消，获得高载波抑制度的微波光调制单边带调制信号。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过控制单路光载波的幅度与相位，使载波抑制单边带调制信号中残留的光载波得到有效抑制，提高了单边带信号的载波抑制度。
(2)本发明微波光调制单边带信号产生装置结构简单，仅需直流调控调制器的偏压工作点和相对相位，即可获得高载波抑制度的微波光调制单边带信号。
(3)本发明可根据实际应用需求，对单路光载波的幅度进行控制，获得不同载波抑制度的微波光调制单边带信号。
附图说明
图1是本发明高载波抑制度的微波光调制单边带信号的产生装置结构图。
图2是本发明装置中光合路单元输出微波光调制信号的光谱图。
图3是本发明装置输出的高载波抑制度的微波光调制单边带信号的光谱图。
图中：1光载波产生单元；2第一光分路单元；3第二光分路单元；4射频电桥；5第一电光调制单元；6第二电光调制单元；7第一直流驱动单元、8第二直流驱动单元、9相位调控单元；10光合路单元；11幅相调控单元；12偏振旋转单元；13偏振合路单元；14偏振控制单元、15光学起偏单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号的产生方法，基于如图1所示的结构实现，包括：光载波产生单元1、第一光分路单元2、第二光分路单元3、射频电桥4、第一电光调制单元5、第二电光调制单元6、第一直流驱动单元7、第二直流驱动单元8、相位调制单元9、光合路单元10、幅相调控单元11、偏振旋转单元12、偏振合路单元13、偏振控制单元14、光学起偏单元15。所述光载波产生单元1、第一光分路单元2、第二光分路单元3、第一电光调制单元5、第二电光调制单元6、相位调制单元9、光合路单元10、幅相调控单元11、偏振旋转单元12、偏振合路单元13、偏振控制单元14、光学起偏单元15分别通过光纤连接。实施例：高载波抑制度的微波光调制单边带信号的产生。
以频率为10GHz的射频信号作为输入射频信号，产生高载波抑制度的微波光调制单边带信号为例来阐明本发明的实施过程。
光载波产生单元1发出频率为193.1THz，功率为10mW的光载波信号。光载波按照9:1的功率分配比经过第一光分路单元2分为两路，功率分别为9mW和1mW。其中，功率为9mW的光载波进入第二光分路单元3后均分为两路光载波，分别输入第一电光调制单元5与第二电光调制单元6中。功率为1mW的光载波传输至幅相调控单元11。
射频信号的频率为10GHz，功率为5dBm。将其输入射频电桥4，输出两路功率相等、相位差为90°的射频信号，分别传输至第一电光调制单元5和第二电光调制单元6的射频端口。第一电光调制单元5和第二电光调制单元6具有相同的性能参数，其射频半波电压为3.5V，插入损耗为7dB，消光比为22dB。通过第一直流驱动单元7控制第一电光调制单元5工作在载波抑制双边带调制状态，通过第二直流驱动单元8控制第二电光调制单元6工作在载波抑制双边带调制状态，通过相位调制单元9使第二电光调制单元6输出的光信号增加90°的相位。两组调制光信号经过光合路器单元10合路输出载波抑制单边带调制信号光，其输出光谱如图2所示，此时载波抑制度为15.8dB。
调节幅相调控单元11，使其输出光载波的功率与光合路单元10输出的载波抑制单边带调制信号中残留光载波的功率相等、相位相反，然后经过偏振旋转单元12使其偏振态旋转90°。
光合路单元10输出的载波抑制单边带调制信号光与偏振旋转单元输出的光载波经过偏振合路单元13合路，传输至偏振控制单元14。偏振控制单元14与光学起偏单元15一同作用，使光合路单元10输出的载波抑制单边带调制信号中残留的光载波与反相光载波互相抵消，最终输出高载波抑制度的微波光调制单边带信号，光谱如图3所示，载波抑制度达到42.1dB。
对比图2与图3可以看出，图2所示光合路器单元10合路输出载波抑制单边带调制光信号的载波抑制度为15.8dB，图3所示经过本装置抑制后由光学起偏单元输出的光信号的载波抑制度为42.1dB，载波抑制度提升了26.3dB，本发明所提出的高载波抑制度的微波光调制信号产生方法实现了残留光载波的有效抑制，解决了载波抑制单边带调制信号中残留光载波造成的问题。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高载波抑制度的微波光调制单边带信号产生装置，其特征在于，所述的装置包括：光载波产生单元(1)、第一光分路单元(2)、第二光分路单元(3)、射频电桥(4)、第一电光调制单元(5)、第二电光调制单元(6)、第一直流驱动单元(7)、第二直流驱动单元(8)、相位调制单元(9)、光合路单元(10)、幅相调控单元(11)、偏振旋转单元(12)、偏振合路单元(13)、偏振控制单元(14)、光学起偏单元(15)；
所述射频电桥(4)将射频信号均分为两路，并使两路射频信号具有90°相位差的功能，分别加载到第一电光调制单元(5)、第二电光调制单元(6)；
所述光载波产生单元(1)经第一光分路单元(2)分为两路，上支路进入第二光分路单元(3)后再平均分为两路：一路与第一电光调制单元(5)相连，另一路与第二电光调制单元(6)和相位调制单元(9)相连，第一电光调制单元(5)、相位调制单元(9)分别与光合路单元(10)相连，光合路单元(10)与偏振合路单元(13)相连；第一光分路单元(2)输出的下支路依次与幅相调控单元(11)、偏振旋转单元(12)及偏振合路单元(13)相连，其中，偏振旋转单元(12)具有对光载波的偏振态旋转90°的功能；所述偏振合路单元(13)依次与偏振控制单元(14)、光学起偏单元(15)相连；
以上各部分之间通过光纤或集成光波导连接。
2.一种基于权利要求1实现的高载波抑制度的微波光调制单边带信号产生方法，其特征在于，包括以下步骤：
光载波产生单元(1)发出的光载波经第一光分路单元(2)分为两路，分别输入第二光分路单元(3)和幅相调控单元(11)；第二光分路单元(3)输出的光载波分别进入第一电光调制单元(5)和第二电光调制单元(6)；
射频信号经过射频电桥(4)分为两路，分别加载到第一电光调制单元(5)、第二电光调制单元(6)，第一直流驱动单元(7)和第二直流驱动单元(8)分别驱动第一电光调制单元(5)和第二电光调制单元(6)，实现射频信号的载波抑制双边带电光调制功能；相位调制单元(9)调节第一电光调制单元(5)与第二电光调制单元(6)输出信号之间的相位差，经光合路单元(10)合路输出载波抑制单边带调制信号；
经幅相调控单元(11)对第一光分路单元(2)的第二路光载波的幅度和相位进行调控，使其功率与光合路单元(10)输出的载波抑制单边带调制信号中残留光载波的功率相同、相位相反；经幅相调控单元(11)输出的光载波通过偏振旋转单元(12)使其偏振态旋转90°，然后与光合路单元(10)输出的载波抑制单边带调制信号的偏经偏振合路单元(13)合路，传输至偏振控制单元(14)；
偏振控制单元(14)与光学起偏单元(15)共同作用，使得载波抑制单边带调制信号中残留的光载波和正交的单路光载波在光学起偏单元(15)透光方向的投影幅度相同，而互相抵消，获得高载波抑制度的微波光调制单边带调制信号。
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