基于偏振调制器的微波光子倍频系统实验研究

为了证明微波光子倍频系统可以构成光载无线通信系统的一部分,采用不受光纤色散影响的基于偏振调制器的倍频系数可调的微波光子系统,理论论证和分析了基于偏振调制器的二倍频、四倍频和六倍频的系统原理和特性。针对于不同的倍频系数,构建了相应的实验方案,进行了实验验证、数据分析和实验结果讨论,在不断进行实验系统优化的基础上实现了良好的倍频输出结果。结果表明,倍频输出的微波/毫米波信号在仪器测量允许的范围内最大可达到42GHz,且此系统具有受光纤色散影响小的优点。     

采用双平行马赫曾德调制器的四倍频信号产生

采用了一种基于双平行马赫曾德调制器（DPMZM）产生四倍频微波信号的方法。理论分析了微波四倍频的基本原理,双平行马赫曾德调制器的上臂子MZM加载射频信号,且上臂子MZM工作在最大传输点,下臂子MZM直通光载波,使DPMZM最终工作在载波抑制的偶次边带调制模式,结合光学带通滤波器滤除高阶杂散边带,提升四倍频信号的纯净度。搭建了基于双平行马赫曾德调制器的四倍频微波光子链路,并对四倍频系统的性能进行测试,实验结果表明系统的光边带抑制比和射频杂散抑制比分别达到了21.09 dB和28.41 dB。由于链路未引入额外的电子器件,系统可以产生高达80 GHz的微波信号。基于双平行马赫曾德调制器产生四倍频微波信号的方法结构简单,易于控制,具有良好的倍频性能,可实现高纯净度和高频率的四倍频信号的产生。     

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。     

基于级联马赫曾德尔调制器的16倍频RoF系统

为降低光载无线(RoF)通信系统复杂度并提高倍频 系数,提出了一种基于偏振复用技术和级联马赫曾德尔调制器(MZM)的16倍频光载毫米波方 案。推导了方案的毫米波产生机理,讨论了MZM消光比、射频驱动信号相移、偏振控制器方 位角和线偏振器角度对光边带抑制比(OSSR)和射频杂散抑制比(RFSSR)的影响,在此基础上 研究了基于本方案的RoF系统传输性能。结果表明通过合理控制参数偏移量,在保持较宽的 偏移量最佳区间同时可以产生高性能的光载毫米波信号,其对应的最优OSSR和RFSSR分别为 30 dB和22.6 dB。当误码率(RBE)为10－9时,传输40 km 和背靠背传输相比功率代价为2.4 dB,相应的功率预算可达 50 dB。该方案结构简单且性能高效,在整个系统中并未使用光滤波器等波长 相关器件,可与现有WDM无源光网络兼容,同时该方案也为RoF系统设计提供了参考依据。     

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。     

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。     

基于微波光子的24倍频毫米波信号生成

提出了一种基于级联双电极马赫-曾德尔调制器、光延迟线和半导体光放大器的24倍频毫米波信号生成方案。将两个双电极马赫-曾德尔调制器通过一个光延迟线级联,获得高纯度±4阶边带,进而利用半导体光放大器的四波混频效应,得到±4阶和±12阶边带,通过波分解复用器选出±12阶边带,经光电探测器拍频即可得到24倍频毫米波信号。理论分析和仿真验证结果表明,当输入信号频率为4~10GHz时,可以生成射频杂散抑制比不低于26dB的24倍频毫米波信号,且其频谱纯度高,可调谐性好。     

基于级联光纤环微波光子滤波器的微波倍频技术

为了得到高倍频的微波信号,实现获得了一种基于 外调制技术与级联光纤环微波光 子滤波器(FRMPF,fiber ring microwave photonic filters)的新型倍频微波信号光学产生 技术。利用外调制的方法,采用大功率信号驱动马赫曾德尔 调制器(MZM)得到了高阶谐波信号,再利用级联的FRMPF进行选频。理论计算与实验测试了FR MPF的滤波特性。通过调节每个FRMPF的环长,利用第1个FRMPF将基频信号与三阶谐波滤除 ,再通过第2个FRMPF将二阶谐波滤除,最终得到四倍频信号。 研究结果表明,利用频率为2.018GHz 的信号驱动MZM, 得到了 频率为8.073GHz的四倍频信号,信噪比(SNR)大于13dB。     

Multi-band microwave photonic satellite repeater scheme employing intensity Mach-Zehnder modulators

To solve the satellite repeater's flexible and wideband frequency conversion problem, we propose a novel microwave photonic repeater system, which can convert the upload signal's carrier to six different frequencies. The scheme employs one 20 GHz bandwidth dual-drive Mach-Zehnder modulator (MZM) and two 10 GHz bandwidth MZMs. The basic principle of this scheme is filtering out two optical sidebands after the optical carrier suppression (OCS) modulation and combining two sidebands modulated by the input radio frequency (RF) signal. This structure can realize simultaneous multi-band frequency conversion with only one frequency-fixed microwave source and prevent generating harmful interference sidebands by using two corresponding optical filters after optical modulation. In the simulation, one C-band signal of 6 GHz carrier can be successfully converted to 12 GHz (Ku-band), 28 GHz, 34 GHz, 40 GHz, 46 GHz (Ka-band) and 52 GHz (V-band), which can be an attractive method to realize multi-band microwave photonic satellite repeater. Alternatively, the scheme can be configured to generate multi-band local oscillators (LOs) for widely satellite onboard clock distribution when the input RF signal is replaced by the internal clock source.     

基于双平行马赫曾德尔调制器和受激布里渊散射效应的十倍频毫米波信号生成

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZ M)和受激布里渊散射(SBS)效应的10倍频mm 波信号生成方案,具有覆盖频段高和频谱纯度高等优点。在本文方案中,低频率的射频(RF )信号通过DPMZM 对激光器发出的光波进行调制,调节直流偏置电压,使DPMZM的主调制器和两个子调制器均 工作在最小传 输点(MITP),抑制光载波和偶数边带,进一步调节两个子调制器的调制深度和移相器的相 移,抑制一阶和 七阶边带,留下三阶和五阶边带,然后利用SBS效应进行布里渊边带滤波滤除三阶边带,仅 保留五阶边带, 再经光电探测器(PD)拍频即可获得10倍频mm波信号。通过仿真实验,以10 GHz的R F信号为驱 动信号,得到了100GHz的mm波信号,验证了方案的可行性。     

基于单个偏振调制器和光交错滤波器的八倍频微波信号产生研究

提出并实验验证了一种采用单个偏振调制器(PolM)的八倍频微波信号光学产生方法。PolM在大信号调制下产生多个高阶光边带,通过调节偏振控制器(PC)和检偏器,仅获得偶数阶光边带;合理调节其调制指数(射频信号功率),使得二阶边带被完全抑制,四阶边带功率明显高于六阶及其它高阶边带。采用光交错滤波器进一步抑制光载波及六阶边带,仅保留四阶边带,经光电探测器(PD)拍频获得八倍频微波信号。仿真方案选用25GHz和50GHz信道间隔的光交错滤波器,充分利用光交错滤波器的周期滤波特性,在4个频段范围内获得了连续可调的八倍频微波信号。实验结果和理论分析有效验证了所提出方案的可行性。     

基于半导体光放大器环形腔的全光频率倍增/恢复

提出了一种利用具有干涉作用的半导体光放大器(SOA)环形腔实现全光频率倍增/恢复的新方法,该方法同相关实验比较具有显著优势.数值结果表明:2.5 GHz的光脉冲序列注入SOA环形腔,可输出重复频率为5～25 GHz振幅均衡、与入射光偏振无关的光脉冲序列;SOA的偏置电流对SOA环形腔输出脉冲振幅的均衡度影响显著,对于基频为2.5 GHz和10 GHz输入脉冲序列分别存在一最佳的SOA偏置电流值;从传输速率为2.5 Gbit/s的27-1伪随机信号中可提取出重复频率为分别2.5 GHz和5 GHz的幅度均衡的时钟信号.     

一种基于倍频的微波频率源设计

利用阶跃恢复二极管的非线性特性,设计并制作了一个基于倍频的微波频率源。结合ADS软件的仿真结果,对频率源的各单元电路进行了原理分析,为其设计了一个平行耦合结构的窄带滤波器,对实际制作的频率源成品进行了测试。结果表明,该频率源的输出频率为1.5 GHz,输出功率为0 dBm,输出频谱纯净,并已成功应用于某光发射系统中。     

基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器

提出了一种基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器.该调制器由硅基光子晶体平板波导、纳米线波导和光子晶体多模干涉耦合器(MMI)构成。在光子晶体与纳米线波导连接处采用了锥型结构,用于减少模式失配造成的损耗。利用时域有限差分法(3D-FDTD)进行仿真分析,结果表明,该调制器在工作波长1 550 nm下的插入损耗为0. 3 dB,消光比为15. 1 dB,器件尺寸仅46μm×8μm×0. 22μm,调制带宽可以达到68 GHz,且工作区域覆盖了以1 551 nm为中心波长20 nm的通信波段。该调制器结构紧凑,易于集成,可应用于高速光通信系统。     

Multi-tap microwave photonic filter with positive and negative coefficients based on an unbalanced Mach-Zehnder modulator

A novel approach for the implementation of microwave photonic filter with positive and negative coefficients based on an unbalanced Mach-Zehnder modulator(MZM) is proposed.In the proposed filter,a microwave signal to be filtered is applied to an unbalanced MZM.Thanks to the unbalance between the two arms of the modulator,a π phase shift is obtained by adjusting the wavelength interval between the adjacent wavelengths,which leads to the generation of the positive and negative coefficients.The theoretical fundamentals of the design are described,which show that the required unbalanced MZM in the scheme can be well fabricated by the current technology,and the required other components,including the wavelength multiplexer,are also commercially available devices.An eight-tap microwave photonic filter with positive and negative coefficients is demonstrated.The tunability and reconfigurability of the eight-tap microwave photonic filter are also investigated to verify our approach.     

基于光学频率乘法器的THz通信载波研究

为解决THz波无线通信系统载波存在的频率稳定性及精度问题,提出基于光学频率乘法器的THz载波产生方法.该乘法器由光梳信号生成器、光学可调滤波器和UTC-PD光学混频器组成.光梳信号和可调光纤进行光学频率相乘产生双模相干光信号,通过UTC-PD进行光外差混频产生高频率和高饱和输出功率的THz载波,并对载波的线宽、单边带相...