CN2641925Y - 宽频带光学失真校正的电光调制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型采用同一信号源产生的正交信号分别对两个串接的电光调制器进行光强度调制，使电光调制器的非线性失真得到补偿，使外调制光发射机输出的信号失真降至最小。本实用新型专利技术可用于宽带副载波调制的1550nm波长外调制器光发射机的调制电路。

Description

宽频带光学失真校正的电光调制电路

技术领域：本实用新型属于外调制光发射机的非线性失真校正技术领域。适用于传输宽频带模拟信号的光纤传输系统，用来补偿由于外调制光发射机中电光强度调制器的非线性失真。特别是对于传输多频道模拟电视信号的射频(RF)副载波调制-光强度调制(SCM-IM)的光纤系统最为适用。

背景技术：现代CATV网络已进入光纤时代。光纤传输线路取代了传统的同轴电缆干线，而且光纤延伸至十分靠近用户群。同轴电缆仅仅作为CATV网络的分配线路，其传送距离小于1000米。因此，国际上采用大功率光发射系统(即波长为1550nm的光发射机串接大功率掺铒光纤放大器组成的光发射系统)和分光器向多个远端的同轴电缆分配线路提供信号，这样可以大大降低系统造价。另一方面，为了向几十千米甚至100千米远的城镇或居民区传送CATV信号，也需要这种大功率光发射系统。该发射系统的关键设备是采用电光强度调制器的外调制光发射机。但是，由于电光强度调制器本身是一个非线性器件，即它的电—光变换特性是非线性的。数十个频道的副载波调制信号是模拟信号，它不允许产生不可容许的非线性失真。电光强度调制器的非线性电—光变换特性将使副载波调制信号产生组合二阶差拍CSO、组合三阶差拍CTB等非线性失真。通常系统要求光发射系统产生的CSO≤-60dBc，CTB≤-65dBc。

为了改善电光调制器的非线性失真，一些设备制造商如美国的Uniphase、Harmonic Lightwave Inc.Ortel等公司几乎都采用了如美国专利5,132,639号公布的预失真电路，如图1所示。副载波调制信号1-1输入至分路器1-2。分路器1-2的主输出口1-3，两个分支输出口1-4和1-5。主输出口1-3的信号通过一个延时控制器1-6，其输出口1-7的输出信号产生一个时间延迟后输入至合路器1-8。该时延可以控制调整。分支输出口1-4的信号通过二阶失真发生器1-9、幅度调整器1-10、均衡器1-11和相位调整器1-12后，从相位调整器输出口1-13输出的信号输入到合路器1-8。二阶失真信号发生器1-9的输出信号含有输入副载波调制信号的非线性失真成分，该失真信号通过幅度调整1-10，频率均衡器1-11和相位调整器1-12后，与光发射机中电光调制器二阶失真幅度相等，但相位差180°，从而抵消了电光调制器的非线性产生的二阶失真。分支输出口1-5的信号通过三阶失真信号发生器1-14、幅度调整器1-15、均衡器1-16和相位调整器1-17。从1-17输出口输出的失真信号与光发射机中电光调制器三阶失真幅度相等，而相位相差180°，从而抵消了电光调制器非线性产生的三阶失真。1-7、1-13和1-18的输出信号在合路器1-8相加后加载到电光调制器上，从而实现二阶、三阶失真的校正。但是，这种补偿电光调制器非线性失真的方法，技术十分复杂，调整起来费时费力，并且要求生产调试人员的技术水平很高，这导致外调制光发射机价格居高不下。

本实用新型专利采用一种简单的光学失真校正技术，可以方便、快捷地校正电光调制器的非线性失真。技术方案如图2所示。

本实用新型技术方案的关键是采用两个串接的电光调制器作为光学非线补偿。在两个电光调制器上分别加上同一个RF信号源产生的正交信号，即在电光调制器2-15加上Sinωt信号，在电光调制器2-16加上Cosωt信号。由于电光调制器的电光变换特性为

$\frac{P_0}{P_i}={\mathrm{Sin}}^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{V}{\mathrm{V\π}}\right)---\left(1\right)$

(1)式中Pi为激光器2-14输出至电光调制器2-15的直流光功率2-17；P₀为电光调制器2-16的输出光功率2-18；V_π为电光调制器2-15和2-16的半波电压；V为施加在电光调制器上的RF电压。为了使电光调制器具有一定的动态范围，在电光调制器2-15和2-16上还应加上相应的直流偏置电压，该直流偏置电压为V_π的一半。于是(1)式表示的输出/输入光功率比变为

$\frac{P_0}{P_i}=\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\mathrm{Sin}\left(\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{V}{\mathrm{V\π}}\right)---\left(2\right)$

当输入的RF电压V＜＜V_π时，(2)式可展开为

$\frac{P_0}{P_i}=\frac{1}{2}+\left(\frac{\mathrm{\π}}{4}\right)\·\frac{V}{\mathrm{V\π}}---\left(3\right)$

即电光调制器2-16输出光功率P₀与输入RF电压V成正比。由于电光调制器的电光变换特性为非线性曲线，在加上

直流偏置电压后，该电光变换特性曲线成为奇函数，对RF调制电压只产生奇次失真，我们只计及三阶失真。在2-15和2-16电光调制器上由于分别加上相位相关的正交信号Sinωt和Cosωt，于是在2-15电光调制器产生的三阶失真，将在2-16电光调制器获得补偿。在实际调试中，分别控制加在2-15和2-16电光调制器上的RF电压幅度大小，即可使组合三阶差拍CTB降至最小。如图2所示的本实用新型专利技术方案，多副载波调制信号2-1为49-862MHz PAL-D信号，该信号被分路器2-2均分为两路信号。其中一路信号经过移相器2-3被移相90°后输入电控衰减器2-4，使其幅度受控，受控后的信号通过电容C₁加到电光调制器2-15的电极上，对通过电光调制器2-15中的光信号进行光强度调制。另一路信号直接输入电控衰减器2-5，使其幅度受控，受控后的信号通过电容C₂加到电光调制器2-16的电极上，对通过电光调制器2-16的光信号进行光强度调制。相位相关的正弦信号Sinωt和余弦信号Cosωt分别调制两个电光变换特性相同且串接工作的电光调制器中的光信号。由于正弦信号与余弦信号的拐点与极值点正好互补，所以2-15电光调制器电光变换特性的非线性对信号产生的失真与在2-16电光调制器电光变换特性的非线性对正交信号产生的失真对消，从而实现RF信号对光信号的线性调制。

为了控制正交的两个RF信号幅度，将电光调制器2-16的输出光功率2-18P₀送入分光器2-13，分出3～5％的光功率输入光电检测分配电路2-12，将其变为电信号后，由2-12分配电路分成四路信号，分别输入调节器2-6和2-7以及控制器2-10和2-11。调节器2-6和2-7预置调节幅度的比例约为8∶2，即两个调节器将调节电控衰减器2-4和2-5，使其输出至两个电光调制器的RF电压相差约12dB。从光电检测分配电路2-12输出到调节器2-6和2-7的调整信号在8∶2调节基础上进行自动微调，使光发射机输出光信号的CTB达到最小。

光电检测分配电路2-12输出到控制器2-10和2-11的信号，使控制器2-10和2-11产生一个误差控制信号，使直流供电器2-8和2-9输出的直流电压

可以随电光调制器的电光变换特性的温度漂移而跟踪变化，始终让电光调制器的直流工作点稳定在半波电压V_π一半的位置，从而使电光调制器的电光变换特性曲线保持奇函数特性。

本实用新型应用的一个典型实例中，采用的两个电光调制器是以铌酸锂晶片作基片制成的M-Z干涉仪(马赫-泽德尔干涉仪)电光强度调制器。二只同样的电光调制器制作在同一块基片上，通过光波导串接。在其中一只电光调制器上加RF信号，另一只电光调制器只加直流偏置，此时光发射机输出信号的CTB高达-51dBc。在两个电光调制器上同时加上正交同源的RF信号后，微调它们的幅度比例，光发射机输出信号的CTB降至-67dBc以下，从而达到了实用要求。

Claims (8)

1.一种宽频带光学失真校正的电光调制电路，其特征在于：该光学校正失真电光调制电路采用至少两个电光特性相同的电光强度调制器串接，并由两个稳定、可控的直流电源供电。多副载波调制RF信号通过相关电路产生频率相同、相位正交、幅度可调的两路信号，分别施加至两个串接的电光调制器电极上，组成光学失真校正电光调制电路，以补偿由于电光调制器非线性产生的信号失真。

2.根据权利要求1所述的宽频带光学失真校正电光调制电路，两个电光强度调制器的电光特性完全相同，并且串接使用。

3.根据权利要求1所述的宽频带光学失真校正电光调制电路，两个稳定、可控的直流电源给两个电光调制器供电，以保证其共同的最佳工作点。

4.根据权利要求1所述的宽频带光学失真校正电光调制电路，多副载波RF信号产生频率相同，相位正交，幅度可调的两路信号，分别加载至两个串接的电光调制器电极上，以补偿由于电光调制器的非线性失真。

5.根据权利要求1、3所述的两个稳定、可控的直流电源，其控制信号取自两个串接的电光调制器的输出信号。

6.根据权利要求1、4所述的相位正交信号，是采用90°移相器来实现的。该移相器可以是有源的，也可以是无源的。

7.根据权利要求1、4所述的幅度可调信号，是采用电控衰减器来实现的。

8.根据权利要求7所述的电控衰减器的控制信号是取自两个串接的电光调制器的输出信号。

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