归零码信号注入FP-LD实现无本振光子上变频系统

提出了一种低速率归零码（RZ-OOK）信号注入法布里-珀罗腔激光二极管（FP-LD）的无本振光子上变频系统。利用外部注入信号光对FP-LD的一个自由振荡模式进行锁定从而得到一个微波的高频振荡,基于注入锁定机理进行了上变频原理分析,并通过实验方式验证了方案的可行性。实验中,2 Gb/s的RZ-OOK信号分别被上变频到12 GHz、14.28 GHz成为副载波信号。     

基于法布里-珀罗激光器的超高重复频率光脉冲生成技术

本文提出了一种新的基于双模自注入锁定DC电流驱动的法布里-珀罗半导体激光器(FP-LD)来生成超高重复频率,高功率光脉冲的简单方法。传统的基于注入锁定增益开关调制的FP-LD产生光脉冲方法,存在输出脉冲重复率低(通常小于10GHz)、啁啾大和低输出功率的缺点。文章提出的方案中,通过一个带直流偏置的FP-LD与两个均匀光纤布拉格光栅(FBG)相连,来实现双模自注入锁定输出。该输出信号再进入一根长的、高度非线性的光纤(HNLF)中,通过自相位调制和反常色散之间的相互作用可获得高频光脉冲。实验结果,在FP-LD相邻的两个纵模同时注入锁定时,可获得了重复频率为139.6GHz宽度为1.6ps和时间带宽积为0.34的孤子光脉冲,峰值功率为120mW。我们还观察到当改变光栅的应力,可选择相间隔的两个纵模同时注入锁定,重复频率为279.2GHz的光脉冲序列,由于该脉冲序列的四波混频增益较139.6GHz序列低,因此四波混频效应不明显。该方案结构简单,成本低廉。     

采用单个相位调制器产生毫米波

实验研究了采用单个相位调制器(PM)产生毫米波的方案。该方案采用电混频器将射频(RF)信号与基带信号混频后再利用相位调制器产生双边带调制(DSB)信号,经光纤传输到基站后用一个光交叉复用器(IL)分离一阶边带和中心载波,一阶边带经过光电(O/E)检测器拍频产生两倍频于射频频率的毫米波,而中心载波可以作为上行链路载波重新利用。理论分析了该毫米波的传输性能,研究发现由于色散导致两个一阶边带时延不同,码元的占空比会随着传输距离的增加而减小,将限制毫米波的最大传输距离;实验中采用频率为20 GHz射频信号产生频率为40 GHz的毫米波,速率为2.5 Gbit/s的非归零(NRZ)码作为下行链路数据,经过20 km色散光纤传输后下行链路的功率代价为0.2 dBm。     

基于光相位锁定的载波可变光的毫米波产生技术

提出和实现了一种新型适用于光/无线混合接入的光子载微波产生方案.该方案利用直接调制分布反馈式半导体激光器可以产生宽谱信号的特点,将较低频率正弦信号直接调制半导体激光器,在半导体激光器中进行频谱展宽,然后把宽谱信号注入到多个半导体激光器中进行相位锁定从而作为相干锁定光源.用上述光源在不同波长加载不同信号进行传输,在接收端使用不同通带特性的光学滤波器对信号进行处理,可以选择接收基带信号、光子微波时钟信号、上行光源或不同载波频率的光子微波调制信号.作为验证,分别完成了2.5 Gbps基带信号、20 GHz和40 GHz光副载波调制信号的产生与接收.因为受限于试验条件,只进行了原理验证,但该系统理论上可集成波导设计,无需高频调制器件,并可生成更高载频光子微波信号,有利于未来的光/无线混合接入和超密集波分复用系统.     

基于注入锁定和时域综合的倍频三角波产生技术

提出并验证了一种利用载波抑制调制和半导体激光器注入锁定相结合的倍频三角波产生方案。方案中激光器发出的连续光经正弦信号驱动的马赫-曾德尔调制器进行抑制载波调制后分为两路,一路保持不变,另一路注入分布反馈激光器锁定放大调制光的高阶谐波分量,获得六倍频信号。两路信号经相位和功率比控制,合路后在光电探测器中叠加产生二倍频的三角波信号。实验利用频率为3GHz和4GHz的正弦调制信号产生了6GHz和8GHz的二倍频全占空三角波信号。理论分析和实验结果均证明了此方案的可行性,避免了复杂的谱线操作,所提方案更加简单高效,在高重复频率三角波产生方面有显著优势。     

基于相位调制器倍频技术产生56GHz毫米波的光载无线通信系统

提出并实验研究了一种基于光相位调制器(PM)倍频技术产生56GHz毫米波的光载无线通信(RoF)系统。在中心站,通过28GHz射频(RF)信号驱动PM产生了56GHz光毫米波,并将下行的2.8Gb/s开关键控(OOK)信号调制到该光载波上,然后经过20km标准单模光纤(SSMF)传输至基站,最后由天线进行发射。用户终端接收后,采用相干解调恢复出基带信号。实验结果表明,56GHz光载毫米波信号经SSMF传输20km后其功率代价小于1dB,通过无线方式传输1.1m后其功率代价小于2.5dB。     

一种USB测控应答机的健壮捕获算法

在统一S频段（USB）测控应答机中频数字化处理的基础上,提出了一种健壮的相位调制(PM)信号捕获算法。针对USB测控应答机输入信号存在副载波时捕获易于假锁的问题,采用快速傅里叶变换(FFT)与锁频锁相环结合的算法,利用PM信号频谱对称的特点,快速获得残差载波的正确频率,防止捕获到副载波信号或者其他干扰信号上;采用锁频锁相环实现PM信号的精确捕获与跟踪,适应USB测控应答机大动态多普勒变化及高灵敏度的要求。通过仿真试验验证了该方案载波正确捕获的有效性,且接收灵敏度达到-121 dBm。     

利用基带直调信号注入锁定半导体激光器产生全光上变频信号的研究

提出了一种将低速基带信号直调产生的宽谱信号,注入至用于上变频的分布反馈式半导体激光器(DFB-LD),利用调制信号光谱中的高阶分量对从激光器进行相位锁定,从而产生光学上变频信号的方法。对直调信号注入锁定DFB-LD产生光学上变频信号的机理进行了理论分析,完成了2.5Gb/s伪随机码基带信号通过直调并注入从激光器,分别产生了30,35,40GHz副载波频率的全光上变频信号的实验,并在时域和频域上,对上变频信号的特征进行了研究。该方案结构简单,无需高速外调制器及高频本振,具有集成潜力,理论上可产生更高载频(如60GHz),对目前的光-无线混合接入提供了一种可行的解决方案。     

RoF系统中抑制马赫曾德尔调制器非线性的研究

为了降低MZM对模拟信号产生的非线性影响,提出了一种基于RoF系统的以三角波作为副载波 的信号传输方案。该方案采用线性度高的三角波携带基带数据并经过MZM调制。调制 后的光信号可以在RoF系统的接收端通过直接检测得到余弦形式射频信号,该射频信号几乎 不存在由于MZM的非线性调制引起的边带分量。仿真分析了在直接调制和间接调制的条件下 三角副载波电光调制方案的性能;并将直接调制-三角副载波调制方案与相同参数下的传统 单边带调制进行仿真对比。仿真结果表明:该三角副载波调制方案在色散补偿的前提下无中 继传输100km后误码率抵制10－8.4,比同参数下的单边带调 制方案的误码率减小了4个量级。     

基于直流光注入直调DFB-LD的可调光毫米波信号产生技术

提出了一种基于直流光注入直接调制分布反馈式半导体激光器(DFB-LD)的载波可调的光毫米波生成方案,利用直接调制DFB-LD的输出瞬态波长随驱动电流增大而蓝移的特点,将直流光注入至直调DFB-LD的0码波长附近注入锁定。锁定的直调激光器在1码时输出的蓝移波长与原注入波长相位相干,再通过光电探测器将拍频信号转换为调制的光毫米波信号。实验重点讨论了40GHz光毫米波的产生,同时完成了30、40、50和60GHz光毫米波的可调谐性实验。本文的方案结构简单,无需外调制器和微波本振,载波可调并可产生高至60GHz光毫米波信号,可作为光/无线混合接入中成本节省的光上变频方案。     

电光双向强度调制器的隔离度研究

设计和制作了应用于微波全双工收发系统的马赫-曾德尔型电光双向强度调制器。根据电光调制器中电信号对光信号的调制叠加原理,通过计算和仿真,分析了因调制电极设计电场与实际电场分布差异导致的器件隔离度劣化。通过对比不同调制电极结构的分析设计和仿真优化结果,得到3.5GHz以上频段隔离度优于-30dB的电光双向强度调制器设计结构。制备出的电光双向强度调制器在5~17GHz范围内隔离度优于-30dB。     

基于相位调制器的宽带窄线宽的线性调频激光源的产生

提出了一种基于相位调制器(PM)和可调谐光滤波器产生线性调频激光信号的方法。该方法利用带有基频的微波线性调频信号作为相位调制器的驱动信号,窄线宽的激光种子源经相位调制器调制后产生一系列的宽带线性调频激光信号。通过可调谐光滤波器抑制其他边带保留所需阶次的线性调频激光信号。实验结果表明:当光滤波器保留正二阶调频激光信号时,获得了调频带宽为2 GHz、调频速率为6 THz/s的线性调频激光信号。在观测时间为1 ms时,测得的线性调频激光信号的瞬时线宽为3.2 kHz。该方法结构简单,易于实现,并且对调频连续波激光雷达、相干光谱分析等测量应用有重要意义。     

Optical Heterodyne Method for Amplitude and Phase Response Measurements for Ultrawideband Electrooptic Modulators

We present an optical heterodyne method for measuring amplitude and phase responses of electrooptic modulators over an ultrawide frequency range. The microwave input signal for the modulator under test (MUT) is produced by heterodyning the outputs of two lasers. The output of one of these two lasers is modulated by a subcarrier to produce dual tones separated by twice the subcarrier frequency. The output of the MUT is optically filtered to extract the components carrying the amplitude and phase information. Experimental results of measurements made up to 50GHz are presented     

An integrated hybrid device for binary-phase-shift-keyingsubcarrier modulation

We propose an integrated optical/radio frequency (RF) hybrid device for binary-phase-shift-keying subcarrier modulation that is based on optical amplitude modulation and interference with phase delay. The device consists of two multiple-quantum-well (MQW) electroabsorption (EA) modulators branched with two multimode interference (MMI) couplers. When an RF carrier was applied to one modulator and a digital signal to the other one, the phase modulation of the RF subcarrier was realized     

基于相位和强度调制的微波测频技术研究

为了更好地对微波信号进行频率测量，采用了一种基于相位调制和强度调制相结合的瞬时测频方法。一束连续波光源通过耦合器被分成两路，未知微波信号分别同时经过相位调制器和强度调制器从而对载波进行调制，之后进入两段长距离的单模光纤中。在光纤中由于色散引起的微波功率损耗的特点，可以获得单调变化的频率-幅度的映射关系，继而通过光电探测的微波信号输出功率比得到幅度比较函数；另外还分析与实现了测频范围与测频精确度的优化。结果表明，该方案结构简易，能够快速精准地测量出未知信号的频率，测量范围可以达到0.5GHz~53GHz，测量误差小于±200MHz。该方法可以有效地测量微波信号频率，可靠性强，适用范围广。     

Signal extraction with frequency arrangement (SEFA) andsuperimposed subcarrier modulation (SSM) schemes in fiber-orientedwireless access systems

This paper describes technologies for the improvement of the noise and nonlinearity characteristics of wireless access systems based on subcarrier optical transmission. First, the superimposed subcarrier modulation (SSM) technique is proposed to reduce the reflection noise induced by fiber connectors. We experimentally confirmed that the proposed method reduces this noise, and we found the optimum frequency and power of the superimposed subcarrier, SSM design methodology is also presented, taking both noise and nonlinearity into account. Second, signal extraction with frequency arrangement (SEFA) is proposed for increasing the optical modulation index, because the third-order intermodulation distortion (IM3) produced by the optical devices can be ignored. Simulation results show that SEFA greatly improves the transmission performance in terms of both the ratio of desired-to-undesired signal and the receiver sensitivity under Rayleigh fading. Combining the SSM and SEFA is also considered, for use with FP-LDs or DFB-LDs. These technologies will enable cheaper FP-LD implementation in fiber-oriented wireless access systems     

Nonlinearity-Compensation-Free Optical Frequency Domain Reflectometry Based on Electrically-Controlled Optical Frequency Sweep

A nonlinearity-compensation-free optical frequency domain reflectometry (OFDR) scheme is proposed and experimentally demonstrated based on the electrically-controlled optical frequency sweep. In the proposed scheme, the linear frequency sweep light is generated by propagating an ultra-narrow-linewidth continuous-wave (CW) light through an electro-optic frequency shifter which consists of a dual-parallel Mach-Zehnder modulator (DPMZM) and an electronic 90° hybrid, where the electro-optic frequency shifter is driven by a linear frequency modulated signal generated by a direct digital synthesizer (DDS). Experimental results show that the spatial resolution and signal-to-noise ratio (SNR) of the proposed OFDR scheme without the nonlinear phase compensation are comparable to those of OFDR employing a commercial tunable laser source (TLS), an auxiliary interferometer, and a software-based nonlinear phase compensation method. The proposed OFDR scheme is helpful to reduce the complexity of the optical structure and eliminate the difficulty of developing the nonlinear phase compensation algorithm.