基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统

提出一种基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统。在此系统中,为了将高频率的射频信号转换成低频率的中频信号,引入一个本振信号并将其和射频信号分别通入到双平行马赫-曾德尔调制器两臂的两个子马赫-曾德尔调制器中,利用受激布里渊散射效应增益谱过滤出由射频信号与本振信号调制后产生的两个+1阶边带,之后这两个边带将会在光电探测器中拍频,得到中频信号。同时,该中频信号的相位可以通过调整双平行马赫-曾德尔调制器中母马赫-曾德尔调制器的偏置电压来改变。当下变频的射频信号频率为10.73 GHz时,最终可获得20～40 MHz范围内任意频率的信号,且其相位可在0°～360°之间线性变换。     

星上微波信号光学调制偏置点优化理论及仿真研究

研究了基于双电极马赫曾德尔干涉仪(DE-MZM)的星上微波信号光学调制方法,获得了单频段微波信号输入时的调制器输出光场表达式,推导了载噪比、射频增益、噪声系数及无杂散动态范围四个参数的解析表达式,建立了星上微波光子链路传输方程。利用OptiSystem仿真软件,搭建了单频段微波信号输入时的星上微波光子链路仿真系统,对链路性能进行了仿真研究。研究结果表明,调制器直流偏置点在正交点时,射频信号增益最高;直流偏置点在低偏置点时,载噪比、噪声系数和无杂散动态范围三个性能指标最优。     

任意偏置点的电光调制器自动偏置控制方法

为了实现对双电极马赫-曾德尔电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制,采用在闭环控制基础上,引入一个可调移相器使不同直流偏置点处误差信号相同的方法,理论分析了可调移相器相移量与直流偏置相位的关系,仿真得到对于不同偏置点,当调制器直流偏置相位漂移达-0.15rad~0.08rad,移相器引入附加相位漂移-0.55rad~0.55rad时,经偏置控制后相位漂移被限制在-3.010-4rad~1.710-4rad范围内。结果表明,该方法有效实现了对电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制。     

基于光载波抑制调制的星间微波光子下变频研究

针对卫星通信中微波信号光学处理问题,建立了星间微波光子下变频系统模型,采用两个双电极马赫-曾德尔调制器(DE-MZM)并联形式,以光载波抑制(DCS)方式实现了星间微波信号的光域放大、传输和下变频。利用贝塞尔函数展开分析了下变频系统中信号和各噪声分量,对射频本振信号功率进行了优化,仿真研究了调制器直流偏置漂移、移相器相移误差和发射光功率对系统性能的影响。结果表明,调制器直流偏置相位漂移小于5℃时输出载噪比(CNR)恶化小于0.05 dB,移相器相移误差小于5℃时输出CNR恶化小于0.02 dB,系统具有较高稳定性;当发射功率为10.48 dB时,输出CNR达31.33 dB,系统能够满足输出CNR要求。     

光纤频率传输中相位漂移的主动抑制研究

提出了一种基于线性光子射频移相器的光相位漂移主动抑制方案,方案中采用了双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和本地微波信号光滤波器,通过控制DPMZM的偏置电压补偿光纤传输产生的相位漂移.建立了20km频率传输实验系统,在时间抖动均方根小于0.5ps的20km单模光纤中传输了0.5GHz的参考信号.     

基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统

为了有效解决太赫兹通信系统中信号难以调制,影响通信系统性能的问题,提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统。将要传递的伪随机不归零码与频率为10GHz的射频本振信号混频后调制到级联马赫-曾德尔调制器上,通过调节两个调制器的偏置电压,使其分别偏置在最大传输点和最小传输点上,得到的光载波信号经过光放大器放大,结合高非线性光纤的四波混频效应,利用相移布喇格光栅进行模式选择,经过光电转换后的太赫兹信号通过基带数据恢复,可以得出该太赫兹通信系统传输的误比特率。结果表明,基于级联马赫-曾德尔调制器结构可以将太赫兹信号的产生与调制结合到一起。该研究对太赫兹通信系统的实用化有一定借鉴意义。     

基于载波抑制单边带调制的微波光子混频方案

为了克服电混频器的瓶颈,实现大带宽的信号混频,提出了一种基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子混频方案。通过调节调制器的6个直流偏置电压进行载波抑制单边带调制,射频(RF)信号和本振(LO)信号分别注入调制器,相互隔离,各自调制,且在2个相互正交的偏振态上传输,最后经偏振控制器和检偏器调整到同一偏振态上进行拍频,上、下变频模式的切换只需要改变其中一个直流偏置电压。仿真与实验表明:该方案切实可行,输入的RF频率在11~25 GHz时,输出的上变频或下变频信号的RF杂散抑制比不低于25 dB,频谱纯度高,可调谐性好,变频模式之间切换方便,系统的RF/LO隔离度达到-49 dB。     

一种基于MZM的电信号任意倍频方法

文章提出一种使用马赫-曾德尔强度调制器(MZM)产生输入信号的任意倍频信号的方案,利用该方法不仅可以产生输入信号的偶数倍倍频信号,还可以产生输入信号的奇数倍信号.通过设置马赫-曾德尔强度调制器的直流偏置点在线性偏置点,产生了奇数倍信号,通过设置直流偏置点在特殊的非线性偏置点,产生了偶数倍信号.通过调节输入信号的幅度,可以得到想要的高阶倍频信号.理论分析和实验证实了该方案的可行性.     

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。     

基于级联调制器的24倍频毫米波信号产生

为了有效解决高频毫米波信号源产生困难的问题,提出了一种基于级联强度调制器的24倍频可调毫米波信号产生系统.将低频本振信号调制到第一级双平行马赫-曾德尔强度调制器上,分别控制主调制器和子调制器的偏置电压,使其均偏置在最大传输点上,精确控制低频本振信号的幅值和相位,可以对应产生的-4阶和+4阶边带信号,通过光电检测器拍频,得到的8倍频信号调制到第二级马赫-曾德尔调制器上,控制第二级调制器的偏置电压,使其工作在最小传输点上,可以产生-12阶和+12阶边带信号,经过光电转换后可以得到射频驱动信号频率24倍的毫米波信号,当本振信号频率发生改变时,得到的毫米波信号频率对应改变.     

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.     

A simplified optical millimeter-wave generation scheme based on frequency-quadrupling

This paper analyzes and demonstrates a simplified frequency quadrupling configuration for optical millimeter-wave(mm-wave)generation,in which the electrical phase shifter and optical filter are omitted.Theoretical analysis is given to reach the optimum operating conditions including direct current(DC)bias voltage,optical transmission point of the dual-parallel Mach-Zehnder modulator(MZM)bias voltage,optical transmission point of the dual-parallel Mach-Zehnder modulator(DP-MZM),amplitude of the radio frequency(RF)driving signal and the impact of the extinction ratio(EF)on the optical sideband suppression ratio(OSSR)and radio frequency spurious suppression ratio(RFSSR).Experiments prove an OSSR of 15 dB and an RFSSR of 26 dB for the new frequency quadrupling scheme at 6 GHz,8 GHz and 10 GHz of RF driving signal without any electrical phase shifter or optical filter.This system exhibits the advantage of low wavelength dependence and large frequency tunable range.     

一种基于并级联MZM的20倍频光生毫米波方案

为进一步提高光载无线通信(radio over fiber,ROF)系统中光生毫米波的倍频系数,提出了一种基于4个马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder modulator,MZM)共同作用的20倍频毫米波信号产生方案。推导了理想情况下倍频方案的产生机理,在仿真实验中,分别分析了非理想因素下调制器直流偏置电压漂移、调制指数、消光比等对系统性能的影响,结果显示,当合理设置各参数的取值范围,其光边带抑制比(optical sideband suppression ratio,OSSR)和射频杂散抑制比(radio frequency spurious sideband suppression ratio,RFSSR)的饱和值高达33.20 dB和27.21 dB;针对基于此倍频方案的ROF系统,对比分析了2.5 Gbit/s数据信号的单双边带调制两种不同传输方式,仿真结果表明,当光纤距离为40 km时,单边带依旧可达无差错传输,降低了传输过程中码间走离效应的影响,增加了系统的传输距离,更适合远距离传输,为微波光子学的发展提供了一种理论依据。     

A simplified tunable frequency interval optical frequency comb generator using a single continuous-wave laser

We propose and demonstrate a simplified and tunable frequency interval optical frequency comb (OFC) generator based on a dual-drive Mach-Zehnder modulator (DD-MZM) using a single continuous-wave (CW) laser and low-power radio frequency (RF) driven signal. A mathematical model for the scheme is established. The 21- and 29-mode OFCs with frequency interval ranging from 6 GHz to 40 GHz are obtained under DD-MZM driven by a low-power RF signal within a maximum bandwidth of 1.12 THz. The generated OFCs exhibit spectral flatnesses of less than 0.5 dB and 0.8 dB within bandwidths of 160 GHz and 400 GHz, respectively.     

基于级联双平行MZM的16倍频光生毫米波技术

为解决毫米波信号生成中存在的困难,提出了一 种基于级联双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的16倍频光生毫米波 系统。首先通过控制第1个DPMZM的直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波 和±2阶边带,获得±4阶光边带;然后将该光波输入到另一个完全一样的DPMZM,获得±8阶光边 带和光载波输出;最后利用光滤波器(OF)滤除光载波,用光电探测器(PD)拍频得到 16倍频的毫米波输出。详细分析 了系统的工作原理,并通过仿真验证了方案的可行性。当输入射频(RF)驱动信号频率为2.5GHz时,可 得到40GHz毫米波输出,并且调制器的调制带宽仅需要 2.5GHz。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好等优点。     

基于载波和边带相位控制的微波光子移相器

为了实现一种360°相移新型微波光子移相器，通过使用一个相位调制器、延迟线和光学滤波器来控制载波和边带的相位，最终控制射频信号的相位。相位调制器只需控制一个电压来调节移相角度，减少了使用复杂双平行马赫-曾德尔调制器所导致的漂移带来的影响，具有结构简单、成本较低等优点。结果表明，仿真验证的微波光子移相器可以在0GHz~40GHz频率范围内实现从0°~360°的全相移范围，并且在同一输出相位情况下，频率在0GHz~40GHz范围内，功率基本保持不变。此研究对微波光子移相器技术有一定参考意义。     

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。