60GHz全双工OFDM-ROF系统的实验研究

研究了基于光外部调制的方式产生60GHz光毫米波的全双工光纤无线(ROF)通信系统。实验利用29GHzRF源产生58GHz的光载毫米波,2.5Gbit/s OFDM信号作为下行数据信号调制到光载毫米波上并传输光纤20km,在基站与用户单元实现3.3m的无线传输。同时实现了下行信号中心载波重利用作为上行信号的光载波,2.5Gbit/s的OOK信号作为上行数据信号调制到光载波上经20km上行链路光纤传输至中心站。     

多高斯关联扭曲光束在GRIN光纤中的轨道角动量演化

轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)的引入丰富了光通信领域内的调制维度,为寻找更高效快捷的通信方式提供了新思路,相较于传统携带涡旋相位的涡旋光束,部分相干扭曲光束携带的OAM性质更为复杂。本文针对椭圆多高斯关联扭曲光束在梯度折射率(gradient-index, GRIN)光纤中的OAM传输,基于GRIN光纤的ABCD光学传输矩阵,着重分析了多高斯关联扭曲光束在GRIN光纤传输的OAM的传输演化特性。研究结果表明,光束的光强、OAM通量密度以及归一化OAM通量密度在光纤传输过程中均呈现周期性变化,通过对关联结构以及扭曲因子的调控不仅可以改变光束OAM通量密度的分布,还可以调控单光子携带OAM的大小。本文的研究有助于丰富扭曲部分相干光束在GRIN光纤中传输的理论结果,在光纤通信中具有潜在的应用前景。     

一种改进的载波抑制调制光毫米波信号的产生方案

为了克服光纤无线(ROF)系统中色散对光载波抑制(OCS)调制光毫米波信号传输的影响,提出一种改进的OCS调制方案。使用双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM),通过调整两路输入射频信号相位、基带信号增益和直流偏置电压将2.5Gbit/s数据信号仅调制到(OCS)信号的一个边带上传输。理论分析表明,与传统OCS调制光毫米波信号产生方案相比,本文方案解决了色度色散引起的码元走离问题,大大增加了传输距离。仿真实验结果表明,经过110km光纤传输后信号的眼图仍然十分清晰,在BER=10-10条件下,信号经过20、40和60km光纤传输后的功率代价分别为0.78、1.7和1.9dB。     

直接输出的超短脉冲轨道角动量涡旋光产生技术研究进展（特邀）

轨道角动量（OAM）涡旋光是一种具有相位孤立奇点的光场,其相位波前呈螺旋分布,光场复振幅包含螺旋相位项exp(ilθ)。近年来,OAM涡旋光被广泛地应用在光学操控、成像、通信、传感等方面。超短脉冲OAM涡旋光同时具有涡旋光和超短脉冲的优点,可应用于手性材料加工、远距离传输、强场物理研究,非线性频率转换研究等方面。通过激光器直接产生OAM涡旋光具有系统整体简便性高和光束质量好等优势,对国内外基于有源方法产生超短OAM涡旋光的方法进行了总结。目前,通过有源方式产生的超短OAM涡旋光的脉冲宽度还局限于几百飞秒,如何通过直接输出的方法获得百飞秒以内甚至是少周期脉冲涡旋光输出将是未来研究的一个重要方向。     

室内走廊环境毫米波OAM信道特性分析与统计建模

针对自由空间传播模型仅能描述自由空间场景下携带轨道角动量(OAM)的涡旋信道传播特性,以及确定性稀疏多径涡旋信道模型严格依赖于传播环境而不能准确刻画真实多径场景下OAM信道传播特性的问题,该文提出毫米波OAM多径信道统计建模方法。在室内走廊环境下构建基于均匀圆形天线阵列(UCA)的OAM辐射传输系统,基于光学射线理论与UCA辐射特性,建立OAM多径信道模型。结果表明,在毫米波频段均匀分布和Nakagami-m分布能够准确地表征室内走廊多径环境下的OAM信道波前相位和幅度,视距(LoS)和非视距(NLoS)传播条件下传播距离较大时信道幅度服从瑞利分布,视距传播条件下传播距离较小时信道幅度服从莱斯分布。     

应用光PSK调制的新型60 GHz ROF下行链路系统

文章提出一种将光相移键控(PSK)调制用于基于谐波生成原理的毫米波光纤无线电(ROF)下行链路系统,在生成毫米波的同时,实现了二进制相移键控(BPSK)调制,并且通过加入并行光载波抑制双边带调制(DSB-SC)支路实现了导频的产生,供毫米波下变频之用.仿真结果验证了毫米波的产生和信号的调制解调过程,证明了该下行链路系统的可行性.     

OFM光生毫米波RoF系统的Optisystem实验仿真

光生毫米波技术是实现光纤无线(RoF)系统的一个关键因素,光学倍频法(OFM)是一种经济的光生毫米波方法.文章采用优秀的Optisystem光通信仿真软件,首先对OFM光生毫米波技术进行了实验分析;然后构建了加载NRZ强度和DPSK相位调制数据格式的RoF系统,对其传输性能进行了实验验证.结果表明:借助OFM光生毫米波技术实现超宽带无线接入的有效性.     

ROF系统中基于SOA非线性效应的光子上变频技术研究

在光载射频（ROF）系统中,为了将承载信息的光基带信号上变频到微波／毫米波波段,本文基于半导体光放大器（SOA）中的交叉增益调制（xGM）和交叉相位调制（XPM）效应实现了光子上变频：即实现了1．25Gb／s基带信号到30GHz的毫米波信号的转换。文中分析了SOA驱动电流的变化（50～200mA）和信号光与本振光波长间...     

一种基于OPM和FBG滤波器的新型双工ROF系统

提出了一种采用光相位调制器(OPM)和光纤布 拉格光栅(FBG)滤波器实现的双向光纤无线通信(ROF)系统。在中心站,系统采用OPM和FBG滤波器产生抑制一阶边带的多边带光信号 ,而2.5Gbit/s 的下行链路信号只调制在中心光载波上同时经过光纤进行传输。在基站,未被调制的边带信 号用来重新调 制上行链路信号。建立了产生光载毫米波的理论模型,分析了光纤色散导致的相位影响,并 通过仿真实验 验证了系统的可行性。结果显示,经过60km光纤传输后,上、下行 链路信号的眼图都清晰可见,上行链 路功率代价小于0.2dB,下行链路功率代价小于1.8dB,系统具有较好的抗色散能力。     

基于光学倍乘法产生光毫米波的全双工毫米波光纤传输系统设计

毫米波光纤(ROF)传输系统中当采用强度调制器直接调制毫米波信号时,随着传播距离的延长会产生信号强度的周期性衰落问题,限制了毫米波通信技术的发展.光学倍乘法(OFM)将低频或中频调制信号搭载在扫频光信号上,通过在基站生成毫米波的方法,有效缓解信号强度的周期性衰落,具有广阔的发展前景.提出并实验研究了一种基于光学倍乘法产生光毫米波的全双工毫米波光纤传输系统.系统中利用光纤Bragg光栅提取光波作为上行链路光载波,基站中不需配置光源,而且对光功率的损耗小,合理利用了资源.基站中还采用低频本振与毫米波载波混频的方法实现上行链路本振,解决了上行链路本振的生成难题,方法简单,成本低廉,有利于简化基站,降低成本.     

A Novel Scheme to Generate Single-Sideband Millimeter-Wave Signals by Using Low-Frequency Local Oscillator Signal

We have proposed and experimentally demonstrated a novel scheme to generate optical millimeter-wave (mm-wave) signals by using single-sideband modulation with low-frequency local oscillator (LO) signals. In this architecture, by incorporating the proper dc bias of the modulator in central office, the optical mm-wave carriers are generated with two times frequency of the LO signal while largely reducing the bandwidth requirement of the modulator. We quantify the optical carrier-to-sideband ratio (CSR) of downstream transmission in this radio-over-fiber (ROF) link and establish that the performance of the ROF system can be significantly improved when the optical signals are transmitted at CSR equal to 0 dB.     

用IQ调制器产生载波抑制单边带信号的研究

载波抑制单边带调制是一种特殊的幅度调制形式,它将载波和另一个边带抑制,提高频带利用率,增加了光纤的传输容量。并可有效抑制色散,延长信号的传输距离。被广泛应用于长距离高频微波ROF系统中。文中详细分析了利用商用铌酸锂调制器产生载波抑制单边带信号的原理,并据此分析,搭建了试验系统,分别产生了±1阶(即长波方向和短波方向)的载波抑制单边带信号。     

A millimeter-wave radio-over-fiber system for overcoming fiber dispersion-induced signal cancellation effect

Millimeter-wave(mm-wave) radio over fiber(ROF) using dispersive single-mode fiber is susceptible to signal cancellation effect at the output of the uni-travelling carrier photodiode at the base station(BS).The fiber dispersion effect produces different phase shifts of the sidebands of the intensity-modulated lightwave which can produce a cancellation of the output signal when mixed with the optical carrier.In this paper,we propose and analyze a novel scheme of mm-wave ROF which uses microwave modulation at the central station(CS) and frequency upconversion before the BSs.This scheme can overcome fiber dispersion-induced signal cancellation effect.     

A Novel Scheme for Seamless Integration of ROF With Centralized Lightwave OFDM-WDM-PON System

We have experimentally demonstrated a novel transmission system for seamless integration of ROF with centralized lightwave OFDM-WDM-PON based on an integrated external modulator. At the one of two arms of the integrated external modulator, the optical carrier suppression (OCS) is realized to generate 40–GHz optical millimeter-wave (mm-wave) and up-converted baseband data signal as wireless signal. In another arm of the integrated external modulator, 16 quadrature amplitude modulation intensity-modulated OFDM signals at 10 Gbit/s are used for downstream transmission as wired signal based on double sideband modulation. By using one intensity modulator (IM), the downstream RF OFDM signal is remodulated for upstream on–off keying (OOK) data at 2.5 Gbit/s because of its downstream RZ shape waveform. The 10-Gbit/s wired signal, 2.5-Gbit/s wireless signal, and 2.5-Gbit/s upstream signal have been transmitted over 20-km single mode fiber (SMF) successfully.      

涡旋光束的几何坐标变换技术及应用研究进展（特邀）

涡旋光场因其具有光学轨道角动量（Orbital angular momentum, OAM）而倍受关注。OAM这一独特物理特征赋予了涡旋光场一个无限高维的空间自由度，同时也引发了光场奇特的干涉、衍射、传输等性质。OAM识别和探测技术的发展是涡旋光从基础研究走向应用的关键。文中聚焦于OAM探测领域的一个重点研究方向——涡旋光几何坐标变换技术。详细介绍了该技术的基本原理、优势特点、研究进展和应用情况。涡旋光几何坐标变换是指通过特殊的调制相位设计，使涡旋光束的空间几何结构发生特殊的变化，从而可通过简单透镜聚焦等方法实现OAM模式的识别、分选等。相较于传统的涡旋光识别和探测技术，涡旋光的几何坐标变换这一新兴技术具有器件无源、无能量损耗、结构紧凑、价格低廉等突出优势，成为涡旋光的空间分离和解复用的高效有力工具，为涡旋光束在经典/量子态密度测量、OAM乘除法器、经典光通信和量子纠缠等前沿应用提供了全新的研究平台，蕴含巨大的发展潜力，具有广阔的发展空间。     

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。     

Transmission capacity of optical path overhead transfer schemeusing pilot tone for optical path network

Photonic networks based on the optical path concept and wavelength division multiplexing (WDM) technology require unique operation, administration, and maintenance (OAM) functions. In order to realize the required OAM functions, the optical path network must support an effective management information transfer method. The method that superimposes a pilot tone on the optical signal appears very interesting for optical path overhead transfer. The pilot tone transmission capacity is determined by the carrier to noise ratio which depends on the power spectral density of the optical signal. The pilot tone transmission capacity of an optical path network employing WDM technology is elucidated; 4.5 kb/s transmission can be realized when the pilot tone modulation index is set at 3%     

Simultaneous Transmission of Wireless and Wireline Services Using a Single 60-GHz Radio-Over-Fiber Channel by Coherent Subcarrier Modulation

We proposed and experimentally demonstrated a novel hybrid subcarrier modulation (H-SCM) technique to generate a spectral-efficient 60-GHz optical millimeter-wave (mm-wave) that carries independent 2.5-Gb/s wireless and 10-Gb/s wireline signals using intensity and phase modulation, respectively. The frequency beating components of the 60-GHz channel due to interleaved and imbalanced optical path in H-SCM are numerically analyzed and experimentally measured in terms of timing jitter and amplitude fluctuation. The generated 60-GHz optical mm-wave signal using H-SCM with phase noise variance of about 0.5 is demonstrated in a radio-over-fiber testbed propagating through a combined distance of 25-km fiber and 4-m free space. The power penalties for the received wireless and wireline signals are 1 and 0.2 dB at $10^{-9}$ bit-error rate, respectively.