基于低速光调相信号注入DFB-LD产生4～16倍频的40GHz和60GHz毫米波信号

提出一种基于低速光调相信号注入半导体分布反馈激光器(DFB-LD)产生最低4倍频,最高16倍频的40GHz和60GHz的毫米波调相信号。该方案利用注入光的N阶调相边带锁定DFB-LD的波长,同时DFB-LD放大此调相边带并与原注入光信号通过相干差拍作用在LD腔内形成毫米波调相信号。通过理论建模分析了工作原理,经系统实验验证了此方案的可行性。应用2.5,5和10GHz的光调相信号均得到40GHz或60GHz的毫米波信号,实现了最低4倍频,最高16倍频的毫米波信号产生,并通过单边带相位噪声的测量验证了毫米波的频率稳定度。     

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。     

新型无本振毫米波光纤无线通信上变频系统

基于低速信号注入法-珀(FP)激光器可实现无微波本振光纤无线通信(RoF)上变频技术,但是得到的微波本振频率受到FP激光器中四波混频效率的限制,难以直接实现毫米波载波的RoF上变频。在注入锁定FP激光器的基础上提出了一种新型的、低成本的在光域直接产生毫米波载波的RoF上变频方案。由于注入锁定FP激光器过程中的动态载流子特性,上变频得到的载波信号带有正啁啾,故可用负色散介质对载波信号进行脉冲压缩,从而增强高阶谐波分量以完成毫米波载波的无本振RoF上变频。实验中采用2 Gb/s非归零码注入实现了载波为13.9 GHz,用2.5 Gb/s注入实现了载波分别为13.9 GHz和15.4 GHz的RoF上变频,并采用上述方案分别实现27.8 GHz和30.8 GHz的倍频载波分量的增强。进一步实验验证了用本方案实现载波频率约60 GHz可调谐毫米波的无本振RoF上变频的可行性。     

基于分布反馈注入锁定的连续可调光子微波倍频实验研究

提出了一种基于注入锁定分布反馈式(DFB)激光器的双波长差频微波/毫米波信号产生方案。方案利用正弦波光信号通过半导体光放大器(SOA)进行非线性展宽,产生高阶分量,然后注入到两个DFB激光器后进行锁定放大,产生频率连续可调的倍频信号。在实验中,注入的正弦波光信号频率为1.25GHz,得到20～40GHz频率范围内1.25GHz的任意自然数倍的连续可调微波信号,其最高倍频数为32。     

基于莫尔光纤光栅的F-P LD双模自激注入锁定

提出一种基于莫尔光纤光栅的F-P(法布里-珀罗)半导体激光器双波长自激注入锁定生成拍频信号以获得所需毫米波的实验方案。实验结果表明,在11.7nm波长调谐范围内可获得边模抑制比约为30dB的双波长输出,该双波长输出可产生高达168GHz的拍频信号。该高频毫米波信号生成方案的系统结构简单,成本低廉。     

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FP-LD实现副载波信号产生

采用一种基于法布里-珀罗腔激光二极管(FP-LD)的副载波信号的产生方案,此方案主要包括一个FP-LD和一个电光相位调制器(PM)。首先利用可调谐激光器、电光PM及微波源产生光正弦相位调制信号,将该信号注入到FP-LD中,通过FP-LD的注入锁定将该信号转换为副载波信号。在实验中,分别以2、3、4和5 GHz的调制频率注入到FP-LD中,相应得到22、21、24和25 GHz的副载波信号。     

1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究

报道了1.06 m增益开关半导体激光器的详细特性分析和功率放大研究。用高频正弦信号调制中心波长1.06 m的F-P腔半导体激光器得到脉宽约为100 ps、平均功率约为20 mW,重频从500 MHz到2 GHz连续可调的稳定短脉冲激光输出。采用注入锁定改善增益开关半导体激光器的输出特性。研究和分析了调制信号的频率、功率和偏置电流的大小以及注入锁定的功率、温度对激光器输出特性的影响。将该激光器作为种子,用108 W的抽运光进行两级全光纤功率放大得到了82 W的高功率输出,光光转换效率达到76%。     

光纤无线通信系统中用高非线性光纤实现全光频率上转换

研究了一种基于高非线件光纤(HNLF)中交叉相位调制效应的全光频率上转换射频耦合到光纤无线通信(ROF)系统.数值计算结果表明,由于交叉相化调制引起的调制不稳定性.波长1.54μm,重复频率为40 GHz的抽运光可使波长为1.56μm,载有速率为2.5 Gbit/s的非归零码作为下行链路数据的弱信号光光波分裂,产生与载波距离为40 GHz且与载波相干的两个一阶调制边带,抽运光脉宽、抽运光功率和光纤长度对载波与边带功率差有较大影响.仿真实验结果证实了以上原理,速率为2.5 Gbit/s的数据信号在高非线性光纤中被上转换到40 GHz毫米波上.信号光功牢为0 dBm时,得到的优化光纤长度为600 m,抽运光功率为17 dBm.     

Generation and Modulation of Tunable mm-Wave Optical Signals Using Semiconductor Ring Laser

Optical injection locking and cavity enhanced four-wave mixing in semiconductor ring lasers have been used to generate data modulated millimeter (mm)-wave optical signals. The scheme is shown to have multigigahertz (multi-GHz) modulation bandwidth. The 4-Gb/s data is transferred directly from an intensity modulated optical signal onto an mm-wave optical signal with the mm-wave frequency tunable in steps of 62.5 GHz and with flexible radio-frequency modulation formats over the optical carrier. Bit-error-rate and eye-diagram measurements confirm excellent signal quality.      

Harmonic Millimeter-Wave Generation and Frequency Up-Conversion Using a Passively Mode-Locked Multisection DFB Laser Under External Optical Injection

We demonstrate that a passively mode-locked multisection distributed-feedback (PML-MS DFB) laser can perform both harmonic millimeter-wave generation and harmonic frequency up-conversion under the external optical injection. Optical multiple modes generated by a PML-MS DFB laser produce harmonic millimeter-waves by mode-beating in a photodiode (PD), and the phase quality and stability are enhanced by the injection of external optical signal modulated at f_LO. In addition, if the external optical signal is modulated simultaneously by f_LO and f_IF, the PML-MS DFB laser performs all-optical frequency up-conversion producing sidebands at f_LOplusmnf_IF when detected by a PD. Using this method, we demonstrate generation of stable harmonic millimeter-waves at 30.42 and 60.84 GHz with f_LO of 15.21 GHz, and up-conversion of 10-Mb/s quadrature-phase-shift keying data at 150 MHz f_IF into the 60-GHz band. These functions of a PML-MS DFB laser can be useful for radio-over-fiber applications in which a compact optical source is needed for processing high-frequency radio signals in optical domain     

Experimental demonstration of uncompressed 4K video transmission over directly modulated distributed feedback laser-based terahertz wireless link

We demonstrate the transmission of uncompressed 4K videos over the photonics-based terahertz (THz) wireless link using a directly modulated distributed feedback laser diode (DFB-LD). For optical heterodyne mixing and data modulation, a DFB-LD was employed and directly modulated with a 5.94-Gb/s non-return-to-zero signal, which is related to a 6G-serial digital interface standard to support ultra-high-definition video resolution. We derived the optimal frequency of the THz carrier by varying the wavelength difference between DFB-LD output and Tunable LD output in the THz signal transmitter to obtain the best transmission performances of the uncompressed 4K video signals. Furthermore, we exploited the negative laser-to-filter detuning for the adiabatic chirp management of the DFB-LD by the intentional discrepancy between the center wavelength of the optical band-pass filter and the output wavelength of the DFB-LD. With the help of the abovementioned methods, we successfully transmitted uncompressed 4K video signals over the 2.3-m wireless transmission distance without black frames induced by time synchronization error.     

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。     

基于注入锁定法布里-珀罗型激光二极管的超宽带信号产生技术

提出了一种基于三波长注入法布里-珀罗型激光二极管(FP-LD)产生超宽带(UWB)信号的方案。在FP-LD不同激射模式中注入一路信号光和两路直流探测光,实现多波长变换并得到两路反码输出和一路正码输出;再通过光纤进行色散走离,使不同波长信号之间产生时延,形成UWB脉冲,最后经过光电转换产生UWB信号。对所提出的UWB信号产生方案的原理进行分析,并对UWB信号的波形以及频谱特性进行了实验研究。在此基础上,进行了1.25Gb/s非归零码(NRZ)信号注入FP-LD产生差分编码UWB信号的实验。实验产生的UWB脉冲信号半峰全宽最小为83.3ps,10dB谱宽约为4.6GHz,其频宽比为107%。     

Electroabsorption Modulator Frequency Down-Conversion for Uplink Radio-Over-Fiber

We propose a novel and cost-effective frequency down-conversion technique for millimeter-wave (mm-wave)-over-fiber uplinks using an electroabsorption modulator (EAM) at the base station. It is found that the distributed optical local oscillator light from a central station can be directly modulated by the data signal down-converted from mm-wave inside the EAM and reused as the uplink optical signal with proper filtering. It is also demonstrated that the uplink mm-wave can be down-converted to either an intermediate frequency or the baseband. We numerically validate the feasibility of such a scheme and experimentally demonstrate the error-free performance by a total 40 km of fiber delivery with 1-dB receiver power penalty.      

基于SOA的交叉相位调制生成UWB信号的研究

超宽带信号(UWB)的光学生成技术是光载超宽带通信系统(UWB-over-fiber)的关键技术,半导体光放大器(SOA)的非线性特征在全光信号处理中有着广泛的应用。提出基于SOA的交叉相位调制(XPM)效应的UWB的光学生成方法。该方法首先利用SOA的XPM实现高功率的高斯泵浦光和低功率的直流探测光的XPM,然后利用光学滤波器对探测光进行鉴频,实现相位调制到强度调制的转换,从而获得单周期UWB信号。提出了采用光带通滤波器和波分复用器对探测光进行鉴频的两种方法,获得中心频率分别为5.15GHz和5.05GHz,相对带宽分别为150%和149%的UWB信号,符合FCC标准。     

基于级联马赫-曾德电光调制器的60GHz光载毫米波传输系统的研究

提出并实现了一种新的产生毫米波的六倍频技术。采用两个相同的串联马赫一曾德电光调制器（MZM）,调节第1个MZM调制器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2个MZM调制器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。实验显示,采用10GHz的射频（RF）信号驱动这两台MZM调制器后...