基于串联双电极马赫-曾德尔调制器的六倍频技术

提出并理论分析和实验验证了一种新的产生毫米波的六倍频技术。该方法采用两个相同串联的双电极驱动马赫-曾德尔电光调制器(MZM),调节第一个MZM的偏置电压使其工作在最小传输模式,只输出奇次光谐波分量,调节第二个MZM的偏置电压使其工作在最大传输模式,抑制所有的奇次光谐波分量。实验结果显示,采用10 GHz的射频(RF)信号驱动这两台MZM后,输出60 GHz的毫米波信号,实现了六倍频。通过测量输出的信号性能指标并与未使用带通光滤波器方案作比较得出经过50 km光纤传输后,输出信号受到色散的影响小。     

基于级联调制器和四波混频效应的24倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器 (MZM)和半导体光放大器(SOA)的24倍频微波信号 光学生成方案,具有覆盖频段高、杂波抑制效果好等优点。在本方案中,低频微波信号分别 通过两个级联 MZM对连续光源进行调制,调节直流偏置使两个MZM均工作在最大偏置点,以抑制奇数阶光分 量;进一 步调节两个MZM的调制深度,并结合可调谐电相移器(TEPS)和可调谐光相移器(TOPS)引入相 移,完全抑 制第2个MZM输出的±2阶光分量和光载波,得到±4阶光分量;再经过SOA发生四波混频(FWM )效应,形成±12 阶光分量;滤波后拍频可以获得24倍频微波信号。最后,搭建了实验和仿真系统,分别以11．0GHz,11.5GHz和12.0GHz的微波信号为驱动,得到间隔为264、276GH z和288GHz的±12阶光边带,有效验证了方案的可行性。     

OFDM技术在长距离光传输中的应用

文章介绍了光0FDM系统的两种具体实现,对系统进行了分析：接着对光OFDM系统中马赫-曾德尔光外调制器（MZM）偏置点及调制指数选择进行了数字分析;然后对CO—OFDM系统信号进行色散补偿分析,推导出接收端信号组成。系统仿真结果表明,当MZM偏置点选择在零偏置点时,调制OFDM信号二阶分量最小,达到最佳线性调制。     

基于调制边带法的高次倍频光毫米波产生

提出了利用外调制技术的调制边带法的六倍频和八倍频光毫米波产生方案。方案仅采用一个马赫曾德尔调制器,并利用其非线性传输特性,通过调节MZM 的偏置电压和调制电压,控制边带的强度,仅保留三阶边带或四阶边带,从而实现六倍频及八倍频光毫米波的产生。采用将基带数据信号仅调制在一个三阶边带或四阶边带分量的方式,有效防止走离。数值分析结果表明,提出的方案仅需10 GHz 及7.5 GHz 的调制信号频率就能得到60 GHz 毫米波,大大减小了调制信号频率,增加了上变频系数,传输距离可达160 km,而功率代价变化不大。与提出的其他高倍频技术相比,由于系统仅采用一个马赫曾德尔调制器,提出的方案系统结构更为简单,且此方案色散影响较小,传输距离更长。     

一种基于并联DPMZM结构的无滤波器16倍频光生毫米波方案

提出了一种新的基于并联的双平行马赫曾德尔调制器(Dual parallel Mach Zehnder modulator,DPMZM)结构的光生毫米波方案,该方案无需滤波器即可产生高质量的16倍频毫米波。通过适当调节DPMZM下臂上的马赫曾德尔调制器(Mach Zehnder modulator,MZM)的偏置电压,可以灵活控制光的零阶边带的幅度;通过调节DPMZM上臂上MZM的调制系数和直流偏压,可以抑制奇次谐波;然后通过适当调节两DPMZM之间的相移,可以得到仅有±8阶边带的光谐波,后经光电探测器(Photo detector,PD)拍频得到高质量的16倍频毫米波信号。对16倍频毫米波产生的原理进行了详细分析,并通过仿真对方案的可行性进行了验证,光载波抑制比(Optical sideband suppression ratio,OSSR)为30.3 dB,RF杂散抑制比(Radio frequency spurious sideband suppression ratio,RFSSR)为23.5 dB。     

一种载边比可调单边带全双工光载无线系统

理论分析了一种基于双平行马赫曾德尔调制器(MZM)的2 倍频光单边带调制方案,仿真研究了基于 该方案的载波重用全双工光载无线(RoF)通信系统性能。合理设置射频驱动信号相移及双平行MZM 主调制器偏置 电压产生单边带信号,再调整调制指数以实现光载边比ROCS 的连续可调谐。讨论了射频信号相移、主调制器偏置电 压、双平行MZM 消光比RE 和调制指数对ROCS 的影响,理论分析与仿真结果较为一致。结果表明经20 km 光纤传输 后,在误码率BER 为10-9 时0 dB 和10. 33 dB 载边比系统的功率代价分别为2.5 dB 和3.4 dB,在背靠背(BtB)传输 中当载边比从10. 33 dB 降低至0 dB 后,接收机灵敏度提高了2.6 dB。     

导频自适应的电光调制器激光脉冲调制技术

为解决脉冲信号对导频产生干扰进而导致马赫-曾德尔电光调制器(MZM)工作点无法稳定的问题,提出了一种导频自适应的偏压控制技术。采用数字控制系统生成频率可变的导频,由快速傅里叶变换分析反馈信号的谐波分量,可以将MZM锁定于传输曲线的最低偏置点。通过实时监测偏置电压输出,自主改变导频频率,避免脉冲信号对导频的影响,实现了高消光比的激光脉冲调制。结果表明,激光脉冲的重复频率与导频一次谐波频率接近时,脉冲信号会影响调制器工作点的稳定,该系统可以实现导频频率在0.45～2 kHz范围内的自适应变化,满足不同重复频率的激光脉冲调制需求。脉冲峰值为10 V、占空比为10%时,调制光脉冲的消光比可达26 dB,相较于脉冲信号对导频产生干扰时,输出脉冲消光比提高了约24 dB。     

基于偏置马赫-曾德调制器的微波光子信号倍频

高速光信号源在现代光通信中不可或缺,目前倍受研究者关注。提出了利用一种具有偏置控制的马赫-曾德尔调制器(MZM),采用倍频方案产生高速微波光子信号,并进行了实验研究。通过在MZM 上施加一定的直流偏置引起两臂光脉冲的相位差,使光脉冲发生分裂实现倍频。实验中,利用5 GHz 的射频信号源,成功获得了频率增加一倍的10 GHz 高质量高速光信号。同时,也可以观察到在不同偏置电压下会产生不同的脉冲序列,发现优化偏压是实现高质量倍频的必要条件。该方案可用于产生40 GHz 以上的高频率光脉冲,可广泛应用于高速光通信。     

相干光正交频分复用系统中光调制的优化设计

相干光正交频分复用(COOFDM)是目前光传输领域的研究热点之一。COOFDM系统采用马赫-曾德尔光调制器(MZM)实现射频(RF)信号到光的转换,而正交频分复用(OFDM)信号对非线性十分敏感,所以在系统设计上最关键的就是实现信号的线性传输。从理论上分析了COOFDM系统中MZM对OFDM信号的非线性影响,通过对MZM偏置点及调制指数优化,实现COOFDM系统的最佳传输,同时对COOFDM系统品质因子Q与偏置点及调制指数关系进行了仿真。结果表明,为了实现最佳线性传输,不同于传统的基于强度调制/直接检测系统(偏置点选在积分点),COOFDM系统中MZM最佳偏置点选在零点;MZM调制指数的选择也会对系统性能产生影响,当COOFDM系统中MZM调制指数为0 dB时,系统性能达到最佳。     

激光通信中马赫曾德调制器无抖动偏置控制技术

为实现马赫曾德调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）工作时偏置点的稳定控制,提出了一种基于平均光功率斜率值检测的简单有效的控制方案。首先,分析了MZM工作时偏置点稳定控制技术的重要性,从理论上研究了控制算法的可行性,然后,利用Matlab进行了仿真验证,最后在搭建的实验平台上进行了MZM工作偏置点稳定控制系统的实验验证。结果表明该控制方法是一种适用于多种调制格式的简单有效的无抖动偏置控制技术,并且实验观察结果表明系统误码率性能在72 h内没有下降,能稳定在10-9附近,有效地保证了激光通信调制系统工作的可靠性。     

基于双平行MZM调制器和四波混频效应的高倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于双平行Mach-Zehnder调制器(DPMZM ) 和半导体光放大器(SOA ) 的四波混频(FWM ) 效应的 24 倍频微波信号光学生成方案,具有覆盖频段高、系统结构简单 和 频谱纯度较高等优点。在本方案中,低频率的微波信号 通过 DPMZM 对光源进行调制,调节直流偏置点使 DPMZM 的两个子 MZM 和主 MZM 均偏置在最大传输点,抑制 所有 奇数边带,进一步调节两个子 MZM 的调制深度和移相器的相移,完全抑制光载波和二阶边带,得到±4阶光边带;再经 过 SOA 发生FWM效应 , 产生±12 光边带,经过光电探测器拍频后可获得 24 倍频的微波信号。最后,通过仿真实验, 以 10GHz 的微波信号为驱动信号,得到了 240GHz 的微波信号,验证了方案的可行性。     

Polarization state rotation filter for optical generation of continuously tunable millimeter-wave signal employing an external intensity modulator

A method to generate a continuously tunable millimeter-wave signal employing an optical external intensity modulator and polarization state rotation filter (PSRF) is proposed. The technique is based on the optical heterodyne, the Mach–Zehnder modulator (MZM) is biased to suppress odd-order sidebands, and the polarization-dependent PSRF is used to filter the optical carrier. A concept-proof experiment system is built to demonstrate the generation of microwave signal by beating the generated two second-order optical components. The results show that a high purity tunable microwave signal with very narrow linewidth at four times the frequency of microwave drive signal can be obtained. Moreover, the generated signal does not suffer obvious phase-noise degradation after transmission through a 25-km SSMF link. The operation principle of PSRF and the effect of its performance on the generated electrical signal are also analyzed. The proposed technique based on PSRF is very easy to implement, flexible and cost-effective to generate continuously tunable millimeter-wave signals.     

Impact of Nonlinear Transfer Function and Imperfect Splitting Ratio of MZM on Optical Up-Conversion Employing Double Sideband With Carrier Suppression Modulation

Generation of optical millimeter-wave (mm-wave) signal using a Mach–Zehnder modulator (MZM) based on double-sideband (DSB), single-sideband (SSB), and double-sideband with carrier suppression (DSBCS) modulation schemes have been demonstrated for various applications, such as broadband wireless signals or optical up-conversion for wavelength-division-multiplexing (WDM) radio-over-fiber (RoF) network, wideband surveillance, spread spectrum, and software-defined radio. Among these schemes, DSBCS modulation offers the best receiver sensitivity, lowest spectral occupancy, the least stringent requirement of electrical bandwidth, and the smallest receiving power penalty after long transmission distance. Nonetheless, the inherent nonlinear E/O (electrical/optical) conversion response of a MZM is such that the signal quality of the optical mm-wave suffers. Fabrication tolerances make a balanced 50/50 splitting ratio of the MZM's y-splitter particularly difficult to achieve. As a result, imbalanced MZMs have a finite extinction ratio (ER) and degrade the optical carrier suppression ratio (OCSR) using DSBCS modulation. In this paper, the effect of the MZM nonlinearity and imbalanced y-splitter on optical mm-wave generation by DSBCS modulation is theoretically and experimentally investigated. A novel approach with better performance and greater cost-effectiveness than dual-electrode MZM (DD-MZM) is presented to realize a DSBCS modulation scheme based on a single-electrode MZM (SD-MZM).      

Highly stabilized millimeter-wave generation by using fiber-opticfrequency-tunable comb generator

A novel optical generation and transport technique for millimeter-wave (mm-wave) signals by using the fiber-optic frequency-tunable comb generator having a discrete emission spectrum as the light source is proposed. 60 GHz mm-wave signal generation and transmission over a 108 km-long optical fiber link at λ=1560 nm is demonstrated. Excellent stability of both the frequency and amplitude of the mm-wave carrier is attained, so that the 3 dB linewidth is less than 0.3 kHz and the variance of the amplitude fluctuation is 0.07 dB. The advantages include tunability of the carrier frequency, handling ease, and no need for a high-speed external light modulator     

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。     

Optical generation and distribution of continuously tunable millimeter-wave signals using an optical phase modulator

In this paper, we propose an approach to generate and distribute two wide bands of continuously tunable millimeter-wave (mm-wave) signals using an optical phase modulator and a fixed optical notch filter. We demonstrate theoretically that the odd-order electrical harmonics are cancelled and even-order electrical harmonics are generated at the output of a photodetector when the optical carrier is filtered out from the phase-modulated optical spectrum. Analysis shows that dispersion compensation is required in order to maintain the suppression of the odd-order electrical harmonics, in order to eliminate signal fading of the generated electrical signal when the optical signal is distributed using conventional single-mode optical fiber. It is experimentally demonstrated that, when the electrical drive signal is tuned from 18.8-25 GHz, two bands of mm-wave signals from 37.6 to 50 GHz and from 75.2 to 100 GHz with high signal quality are generated locally and remotely. This approach does not suffer from the direct current (dc) bias-drifting problem observed when an optical intensity modulator is used.     

基于马赫-曾德尔调制器的多种调制格式微波信号的光学生成研究

提出了一种基于马赫-曾德尔调制器(MZM)的 多种调制格式微波信号的光学一体化生成方案。 在本文方案中,微波信号和编码矩形波信号经合路器同时输入到MZM中,通过合理设置编码 信号的幅值使 MZM能够工作在其传输曲线的不同传输点,分别实现了频移键控(FSK)、二进制相移键控(BPSK)和 二倍频BPSK微波信号一体化生成。本文方案仅需要1个MZM而不需要额外加电的或光的选频器 件, 因此具有结构简单、可大范围调谐的优势。特别的,本文方案还可以产生二倍频的BPSK微波 信号,从 而使能够满足更高频的应用需求。在仿真和实验中,分别得到10/20 GHz的FSK、10GHz的BPSK 微波信号,同时产生了20GHz的二倍频BPSK微波信号,有效验证了本 文方案的可行性。