CN202663406U - 一种基于相移光栅的单边带传输rof系统装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，适用于光纤通信、微波光子领域。解决了传统双边带传输有很大色散和载波抑制比的问题。激光器(1)的输出端接强度调制器(2)的光输入端，毫米波本振源(3)的输出端接强度调制器(2)的电调制端，强度调制器(2)的光输出端接光隔离器(4)的输入端，光隔离器(4)的输入端接环形器(7)的一端，环形器(7)的一端接相移光栅(5)的一端，环形器(7)的另一端接光电探测器(6)，由强度调制器(2)输出的双边带调制信号经过相移光栅(5)后，其中一个边带被完全抑制，由相移光栅(5)输出的信号为严格单边带调制信号，最后在光电探测器处差频得到完全不受色散影响的毫米波信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤通信、微波光子等技术领域，具体讲的是一种基于相移光纤光栅直接调制并直接检波生成毫米波装置。
背景技术
近年来，各类非均匀周期光栅制作及应用逐渐成为光纤光栅研究领域的一个技术热点。相移光栅就是其中的一种。相移光栅是在常规光纤布拉格光栅(FBG：Fiber Bragg Grating)的某一特定部位引入一定的相移，产生两个相互异相的光栅，这两个相互异相的光栅类似于波长选择Fabry-Perot谐振腔，允许谐振波长的光注入到FBG的阻带，在阻带中打开一个线宽极窄的透射窗口。通过调整折射率调制深度、相移量、相移位置以及相移数量可得到不同带宽和滚降特性的透射峰，因而可以根据不同的需要设计具有不同反射谱的相移光栅。相移光纤光栅具有高质量的波长选择性、插入损耗低、并且与偏振态无关，这些优良特性，使得相移光栅在窄带滤波器、波分复用/解复用、掺铒光纤放大器的增益平坦化以及单频光纤激光器等领域有着广阔的应用前景。
微波光子学是研究工作在微波及毫米波频段的光电子器件及其在微波系统、光电子系统中的应用的一门新兴的学科，它将微波学和光子学融合在一起，将两者融合，优势互补，其研究范围包括微波/毫米波信号的光学生成、微波/毫米波频段的光电子器件、光控微波器件、微波毫米波频率的光传输链路等。相比于传统电子传输系统，微波光子链路的最大优势是减小了体积、重量及成本、抗电磁辐射、低色散、大带宽、高速数字传输能力。
光毫米波的产生是降低造价和提高ROF(ROF：Radio Over Fiber)系统性 能的关键技术。迄今为止，已提出的光毫米波的产生的方法，有直接调制检波法，谐波产生法和远程外差法等。其中，直接调制检波法受光纤色散影响，差拍得到的电信号强度会随光纤使用长度呈现周期性衰落。常用的解决方法有抑制载波调制(OCS：Optical Carrier Suppression)和单边带调制(SSB：Single Sideband)技术。采用光纤光栅可以大大减少系统成本，但普通光纤光栅实现抑制载波调制或单边带调制缺乏灵活性，中国专利申请号200910241944.7提出了一种基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置，但其只能将双边带信号中一个单边带部分衰减，也不能完全抑制载波抑制比，达不到理想单边带传输，传输中还是存在一定的色散影响和载波抑制比的影响。
所以，目前在光毫米波产生所采用的设备面临着高色散、高载波抑制比和设备复杂昂贵的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：传统的光毫米波发生装备的色散高、载波抑制比高、信号传输距离短、速率低、制作复杂、成本高。
本实用新型的技术方案为：
一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，包括激光器、强度调制器、毫米波本振源、光隔离器、相移光栅、环形器和光电探测器；具体连接方式为：激光器的输出端接强度调制器的光输入端，毫米波本振源的输出端接强度调制器的电调制端，强度调制器的光输出端接光隔离器的输入端，光隔离器的输入端接环形器的一端，环形器的一端接相移光栅的一端，环形器的另一端接光电探测器。
所述的强度调制器输出的双边带调制信号包括左边带、载频、右边带。
通过控制相移光栅的相位完全抑制双边带调制信号的其中一个边带，进而滤波实现严格的单边带传输并将其应用于单边带传输ROF系统中。该ROF系统采用的波长适用于O波段(波长范围1260nm-1360nm)、E波段(波长范围1360nm-1460nm)、S波段(波长范围1460nm-1530nm)、C波段(波长范围1530nm-1565nm)以及L波段(波长范围1565nm-1625nm)。
本实用新型的有益效果具体如下：
此基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置是对普遍采用的直接调制检波法进行的改进，通过对相移光栅相位的控制改变其谱特性，能够完全抑制双边带调制信号的其中一个边带，进而滤波实现严格的单边带传输并将其应用于单边带传输ROF系统中。从而有效抑制了传输过程中的色散问题，并降低载波抑制比至零，大大提高了ROF单边带调制系统的增益和系统的接收灵敏度，解决了现有技术中采用双边带调制技术的ROF系统受光纤色散影响，差拍得到的电信号强度随光纤使用长度呈周期性衰落的问题。整个系统所需器件制作简单、造价低廉、频谱特性稳定，具有廉价的构建成本，此技术也能应用于多用户的波分复用系统中。
附图说明
图1为基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置结构示意图。
图2为相移光栅的透射谱结构示意图(对应波长为λ1λ2λ3)。
图3为相移光栅的透射谱结构示意图(对应波长为λ4λ5λ6)。
图4为实施方式一中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图5为实施方式一中相移光栅输出的单边带调制信号示意图。
图6为实施方式二中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图7为实施方式二中相移光栅输出的单边带调制信号示意图。
图8为实施方式三中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图9为实施方式三中相移光栅输出的单边带调制信号示意图。
图10实施方式四中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图11实施方式四中相移光栅输出的单边带调制信号示意图。
图12实施方式五中强度调制器输出的双边带调制信号示意图。
图13实施方式五中相移光栅输出的单边带调制信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
实施方式一：
一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，参见图1、图2、图4、图5，包括激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、光隔离器4、相移光栅5和光电探测器6，相移光栅透射谱结构如图2所示。
本实施例中，相移光栅5的透射谱如图2所示，其中λ1＝1259.66nm、λ2＝1260nm、λ3＝1260.33nm。双边带调制信号经过相移光栅5后，右边带23经历最大衰减而被完全抑制如图5，由相移光栅输出为严格单边带信号。当波长λ1和λ2波长差分别为0.08nm、0.24nm、0.48nm、0.8nm时，经光电探测器6探测到频率分别为10Ghz、30Ghz、60Ghz、100Ghz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
实施方式二：
一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，参见图1、图2、图6、图7，包括激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、光隔离器4、相移光栅5和光电探测器6，相移光栅透射谱结构如图2所示。
本实施例中，相移光栅5的透射谱如图2所示，其中λ1＝1379.58nm、λ2＝1380nm、λ3＝1380.40nm。双边带调制信号经过相移光栅5后，右边带23经历最大衰减而被完全抑制如图7，由相移光栅输出为严格单边带信号。当波长λ1和λ2波长差分别为0.08nm、0.24nm、0.48nm、0.8nm时，经光电探测器6探测到频率分别为10Ghz、30Ghz、60Ghz、100Ghz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
实施方式三：
一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，参见图1、图2、图8、图9，包括激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、光隔离器4、相移光栅5和光电探测器6，相移光栅透射谱结构如图2所示。
本实施例中，相移光栅5的透射谱如图2所示，其中λ1＝1499.52nm、λ2＝1500nm、λ3＝1500.47nm。双边带调制信号经过相移光栅5后，左边带21经历最大衰减而被完全抑制如图9，由相移光栅输出为严格单边带信号。当波长λ1和λ2波长差分别为0.08nm、0.24nm、0.48nm、0.8nm时，经光电探测器6探测到频率分别为10Ghz、30Ghz、60Ghz、100Ghz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
实施方式四：
一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，参见图1、图3、图10、图11，包括激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、光隔离器4、相移光栅5和光电探测器6，相移光栅透射谱结构如图3所示。
本实施例中，相移光栅5的透射谱如图3所示，其中λ4＝1549.49nm、λ5＝1550nm、λ6＝1550.51nm。双边带调制信号经过相移光栅5后，左边带21经历最大衰减而被完全抑制如图11，由相移光栅输出为严格单边带信号。当波长λ5和λ6 波长差分别为0.08nm、0.24nm、0.48nm、0.8nm时，经光电探测器6探测到频率分别为10Ghz、30Ghz、60Ghz、100Ghz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
实施方式五：
一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，参见图1、图3、图12、图13，包括激光器1、强度调制器2、毫米波本振源3、光隔离器4、相移光栅5和光电探测器6，相移光栅透射谱结构如图3所示。
本实施例中，相移光栅5的透射谱如图3所示，其中λ4＝1624.42nm、λ5＝1625nm、λ6＝1625.56nm。双边带调制信号经过相移光栅5后，左边带21经历最大衰减而被完全抑制如图13，由相移光栅输出为严格单边带信号。当波长λ5和λ6波长差分别为0.08nm、0.24nm、0.48nm、0.8nm时，经光电探测器6探测到频率分别为10Ghz、30Ghz、60Ghz、100Ghz的毫米波电信号，该毫米波信号不存在信号的周期性衰落问题。
上述内容仅是对本实用新型较佳实施例的详细说明，而本发明的保护范围并不限于上述内容，本领域的技术人员可以根据本方明的思想，对本发明进行各种变形和修饰，这些应属于本发明的保护范围。本发明所使用的器件均为市售器件。
Claims (2)
1.一种基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，该装置包括激光器(1)、强度调制器(2)、毫米波本振源(3)、光隔离器(4)、相移光栅(5)、光电探测器(6)和环形器(7)；其特征在于激光器(1)的输出端接强度调制器(2)的光输入端，毫米波本振源(3)的输出端接强度调制器(2)的电调制端，强度调制器的光输出端接光隔离器(4)的输入端，光隔离器(4)的输入端接环形器(7)的一端，环形器(7)的一端接相移光栅(5)的一端，环形器(7)的另一端接光电探测器(6)。
2.根据权利要求1所述的基于相移光栅的单边带传输ROF系统装置，其特征在于：
强度调制器(2)输出的双边带调制信号包括左边带(21) 、载频(22)、右边带(23)；
当相移光栅对应波长为λ1λ2λ3时,由于其对应透射谱的滤波特性，右边带(23)经历最大的衰减而被完全抑制，由相移光栅(5)输出为严格单边带信号；
当相移光栅对应波长为λ4λ5λ6时, 由于其对应透射谱的滤波特性，左边带(21)经历最大的衰减而被完全抑制，由相移光栅(5)输出为严格单边带信号。
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| CN112421373A (zh) * | 2020-08-13 | 2021-02-26 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种冷原子干涉相位调制型单边带拉曼光产生方法及系统 |
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