基于LiNbO3调制器的40GHz宽带调制光源的设计

介绍了基于LiNbO3电光强度调制器的40GHz宽带调制光源的设计.对其中的关键技术,如直流激光器稳态工作、调制器输出功率稳定性、频率响应预失真补偿以及整体设计等逐一加以分析,并提出解决方案.成功实现了基于LiNbO3电光强度调制器的宽带调制光源,并对该高速光源进行了一系列性能和指标测试.光源的频率响应3dB带宽达到40GHz,可用于40GHz频率范围内光电子器件频率响应特性测试,同时也满足SDH/SONET传输实验要求.     

电光强度调制器的小信号测试法

对电光强度调制器频率响应特性的小信号测试方法进行了理论推导,分析了调制微波的低频方波失真对测试精度的影响,给出了在调制信号较强时,测量可能出现的最大误差。发现当驱动电压低于半波电压的一半时,测试的精度在92%以上。证明,小信号测试方法完全可以应用到调制器的大信号测试。最后提出点频测试法,并给出了系统的校准方法。     

扫频法精确测量高速光调制器频率响应

同微波网络一样,可以用S参数来精确描述光电子器件的性能.根据微波网络的S参数,详细推导了光电子器件的S参数.搭建了40 GHz高速测试系统,利用矢量网络分析仪(带宽40 GHz)和作为参考的标准高速光探测器(带宽45 GHz),测量了宽带光强度调制器(实测带宽35 GHz)的频率响应.理论上,通过S参数和T参数的互相转换,扣除了微波放大器对测试结果的影响.在120 MHz～35 GHz范围内,测得的结果与出厂数据取得了很好的一致性.文中通过合理的简化,得到了光调制器频率响应的简明表达式,从而降低了数据处理的复杂度.     

160GHz带宽LiNbO3电光调制器微波损耗的限制

本文通过模拟LiNbO3电光调制器的电传输特性,提出了厚电极共面波导（CPW）行波电极微波损耗的经验公式,在此基础上研究了带宽为160GHz的调制器的微波损耗因素。结果表明,辐射损耗将占重要地位,而且小的电极尺寸更易实现宽带调制。     

宽带毫米波矢量调制器MMIC 设计

矢量调制器由于在毫米波频段内具有的多级幅度和360^o相位控制的特点,在毫米波直接载波调制和相控阵雷达系统应用中具有十分重要的作用。文中采用平衡式矢量调制器结构,对影响该调制器宽带平衡响应的关键参数进行了分析。通过研究Lange 耦合器的耦合系数和均效应管开关管的尺寸对宽带平衡性能的影响,提出了一种宽带矢量调制器的设计方法。基于该设计方法,采用单片电路的实现方式,利用商用砷化镓70 nm mHEMT 工艺设计了一款工作在40 GHz ~80 GHz 的宽带毫米波矢量调制器微波单片集成电路。结果表明:在整个40 GHz 的带宽范围内,所设计的矢量调制器具有优于正负4^o的相位偏差和优于正负0. 4 dB 的幅度偏差。     

超宽带平坦多载波光源结构设计

为了解决波分复用系统中传统光源稳定性差、成本高、带宽小等问题,本文提出了一种超宽带平坦光源发生器结构,该结构基于级联的电吸收调制器和两个频率调制器,得到了频率间隔相同且可调的高带宽、平坦度小的多载波光源。在单波长光信号输入下,产生了大范围频率间隔可调平坦度小于0.2 dB的21个子载波的多载波光源,当驱动信号频率为8 GHz和9 GHz时,平坦度可达到0.07 dB;在多波长光信号输入下,得到了频率间隔为15 GHz,平坦度小于0.9 dB子载波数为275的超宽带平坦光源,频谱宽度可以达到THz以上。最后研究了10 GHz驱动信号下,电吸收调制器与频率调制器驱动信号的相位差、频率调制器的频率偏移以及电吸收调制器的啁啾因子对多载波光源的影响,结果表明,驱动信号的相位差在±10°上下波动时,平坦度最大改变了1.05 dB,频率调制器的频率偏移在±10 GHz范围内变化时,平坦度波动幅度仅为0.1 dB,表明该结构具有良好的稳定性和可控性。     

通信用高功率高速率LiNb03电光调制器

由于光波通信比无线电通信具有诸多优点,日益成为当前研究热点.以用于自由空间光通信的高功率、高速率电光调制器为主要研究对象,从LiNbO3横向电光调制理论基础入手,对电光调制晶体调制器件的设计进行了讨论,并设计出了高功率高速率LiNbO3电光调制器,满足了最大输出光功率为150mW,总的激光利用效率为10%的技术指标,最后对电光调制器分别在室内18m、室外6.4 km进行了信号传输能力测试.     

基于LiNbO3M-Z调制器的UWB信号PAM调制技术研究

提出一种基于LiNbO3Mach-Zehnde调制器(MZM)实现超宽带(UWB)脉冲幅度调制(PAM)的方案,只利用一个LiNbO3-MZM,实现幅度调制,结构简单,易于实现。利用OptiSys-tem7.0软件对方案进行了仿真,研究了调制信号的传输特性,并分析了光源功率、光源波长、脉冲宽度、调制速率、延迟时间以及传输距离对调制信号的影响。     

电吸收调制激光器产生短光脉冲的实验研究

介绍了电吸收调制激光器(EML)产生超短光脉冲的原理,对输出脉冲进行了数值模拟和实验研究。分析了反向偏置电压和调制深度对于脉冲宽度和消光比的影响,对驱动参数进行了优化;根据模拟结果在实验中得到了10GHz重复频率的类高斯型光脉冲输出,脉宽为21．4ps,最大消光比为14．3dB,并与LiNbO3调制器(LN MOD)在相同调制频率下产生的光脉冲进行了比较。     

宽带外调制模拟光发射机的设计

介绍了宽带外调制模拟光发射机的设计.对其中的关键技术,如直流激光器稳态工作、调制器最佳偏置点的稳定、频率响应补偿等逐一加以分析,并提出解决方案,成功实现了宽带外调制模拟光发射机,其频率响应1.5dB带宽达到3GHz,可用于雷达、微波等模拟信号的光发射,也可用于数字信号的光发射.     

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。     

基于宽谱光源OFDM信号传输技术

提出了一种新型的基于ASE宽谱光源的OFDM传输技术,该技术实现了3.0 GHz带宽、1 GHz带宽、16QAM、512个载波、速率2 Gbit/s的OFDM信号20 km以内无误码传输。对系统的矢量信号特性EVM和系统工作点的关系也进行了讨论。     

采用两个级联外部调制器产生四倍频光载毫米波的光纤无线通信系统

研究了一种采用两个级联外部调制器基于光载波抑制原理产生四倍频毫米波的光纤无线通信(ROF)系统.在中心站利用电混频器产生副载波复用信号,通过第一个外部调制器产生两倍射频(RF)信号的光载毫米波信号,再通过第二个外部调制器产生四倍射频信号的光载毫米波.实验显示采用频率为10 GHz的射频信号源和2.5 Gbit/s的数据基带信号混频通过两个级联外部凋制器后产生毫米波的频率为40 GHz,并且在单模光纤中传输距离达20 km,功率代价小于2 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。     

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OTTD的宽带相控阵空间色散补偿技术研究

从理论上分析了普通相控阵天线空间色散产生的原因,数值模拟了工作频率、波控角对空间色散的影响,对采用子阵光学真延时补偿相控阵天线空间色散的技术进行了理论分析和数值模拟。结果表明对于普通相控阵天线,当工作频率为8GHz、波控角为40°时,对应的波束偏移为13.5°,远远不能满足宽带、宽角度工作的要求,而采用光学真延时(OTTD)技术的相控阵天线,在工作频率为8GHz、波控角为60°时,波束偏移量不到2°,满足了宽带、宽角度工作的要求。     

NTT实现成功3 Tbit／s超大容量光纤传输系统

介绍了日本NTT公司最近实现成功用一根光纤传输3Tbit/s信号40km无误码的超大容量光纤传输系统及在该系统中采用波长复用大功率连续光源和宽带光纤放大器两个关键技术。     

一种适用于5G通信的分布式低噪声放大器

宽带低噪声放大器是5G无线通信系统中的关键模块。针对6 GHz以下5G通信应用频段,基于65 nm CMOS工艺,设计了一种三级均匀分布式宽带低噪声放大器。在增益单元电路中,采用噪声抵消技术降低了噪声,同时实现了信号的单转双变换,并通过电流复用技术提升了增益。栅极人工传输线的终端采用了RL型负载,进一步改善了放大器的噪声性能。仿真结果表明,该分布式低噪声放大器的带宽为0.5~5.7 GHz,带内增益达到24.2 dB,噪声系数低于4.5 dB,而最小噪声系数仅为2.7 dB。     

High‐Frequency Modeling and Optimization of E/O Response and Reflection Characteristics of 40 Gb/s EML Module for Optical Transmitters

A complete high‐frequency small‐signal circuit model of a 40 Gb/s butterfly electroabsorption modulator integrated laser module is presented for the first time to analyze and optimize its electro‐optic (E/O) response and reflection characteristics. An agreement between measured and simulated results demonstrates the accuracy and validity of the procedures. By optimizing the bonding wire length and the impedance of the coplanar waveguide transmission lines, the E/O response increases approximately 5% to 15% from 20 GHz to 33 GHz, while the signal injection efficiency increases from approximately 15% to 25% over 18 GHz to 35 GHz.