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。     

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18倍频技术的60GHz光载无线通信系统研究

理论提出并仿真研究了采用铌酸锂-马赫曾德尔 调制器(LN-MZM)和高非线性光纤(HNLF)中四 波混频(FWM)效应产生18倍频光载毫米波的光载无线通信(ROF)系 统。在中心站(CS),通过调节 LN-MZM的直流偏置电压和调制深度,射频(RF)信号间的相位差,产生±3阶边带,再利 用强度调制器 将基带数据调制到－3阶边带上,耦合后的两个3阶边带经光纤发送至基站(BS)。在基站 ,将耦合后的±3阶边带送入HNLF,经过FWM后生成±9阶边带,经滤波后在光电检测器中拍频得到18倍频 电毫米波信 号。仿真结果表明,采用3.3 GHz的RF信号,可产生频率为60 GHz的光载毫米波。2.5 Gb/s信号经光纤传 输40 km后,信号质量仍然良好。还研究了HNLF的输入光功率和长度 对系统性能的影响,得到了系统性能最佳的条件。     

基于三角波与HNLF的90GHz光生毫米波技术研究

通信技术的飞速发展对带宽提出了更高的需求, 移动通信向毫米波等更高频段发展 ,w波段(74 GHz)的宽频谱可以满足对高 流量的需求,为人们对w波段系统的研究提供了 巨大的推动力。本文理论提出并仿真了一种使用三角波信号作为射频信号驱动双驱动马赫增 德尔调制器(DDMZM)产生高阶边带,用高非线性光纤(HNLF)产生四波混频效应(FWM)进 一步提高倍频数的生成90 GHz毫米波的30倍频 光生毫米波产生方案。仿真结果表明,该实验 方案可以使用3GHz的射频信号生成90 GHz的光生毫米波信号,且搭 载2.5 Gbit/s的NRZ信号传 输20 km后,眼图清晰信号质量良好。另外分析了HNLF长度以及输入H NLF的光信号强度对FWM 的影响,得到能使HNLF产生最佳±15阶边带的条件,进而进一步优化 整个系统。     

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。     

基于高非线性光纤和SOA非线性效应的星上再生波长变换

针对分布式卫星系统信息交换频繁、波长变换频 次高且由此导致信号损伤严重的特点, 提出了一种基于高非线性光纤(HNLF)和半导体光放大器(SOA)非线性效应的星上全光再生 波长变换方案。利用HNLF的自相位调制(SPM)效应对原始信号频谱进行展宽,通过 红移或蓝移滤波取出预变换信号,分别作为波长上变换或下变换的泵浦光信号,最后基于 SOA的四波混频(FWM)效应实现了对原始信号的波长变换。理论推导了波长变换方案的工 作原理,分析了波长变换性能与各结构参数之间的关系。仿真实验结果表明:本文方案在有 效 实现波长变换的同时能够一定程度地改善信号质量,Q因子改善 最高可达3dB以上,功率转换效率可达到20dB。     

基于级联外调制器的六倍频微波信号的光学生成技术研究

提出并实验验证了一种基于级联偏振调制器(Po lM)和双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的六 倍频微波信号的光学生成方法。PolM在射频(RF)信号调制下,会产生多个光边带,通过调 节偏振控制 器(PC)和检偏器仅获得奇数阶边带,然后通过DPMZM,其中一子MZM调制RF信号,工作在 最大 传输点(MATP),另一子MZM不调制RF信号,从而抑制掉一阶边带,保留三阶边带,经光 电探测器(PD)拍频获得六倍频微波信号。仿真结果表明,在不利用任何光、电滤波器的情况下,调 制器消光比为 理想状态(100dB)时,RF杂散抑制比(RFSSR) 为34dB。即使消光比为非理想状态(30dB)时,生成微波信号的RF SSR仍可以达到21dB。理论分析和实验结果均验证 了方案的可行性。     

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。     

基于两个平行马赫-增德尔调制器的光载无线传输系统

为提高光载无线(radio over fiber,RoF) 传输系统中的光波信号的利用率,本文提出了一种基于两个平行马赫-增德尔调制器 (Mach-Zehnder modulator,MZM) 的RoF传输系统。两个平行MZM经射频(radio frequency,RF) 信号调制后,产生5个光边带信号,分别是正负一阶光边带、正负二阶光边带和光载波。其中正负二阶光边带使用基带数据进行调制,经光电检测器(photodiode,PD) 拍频后产生已调数据的毫米波信号,再由天线发射出去。正二阶边带和光载波经PD拍频后产生未调制数据的毫米波,该毫米波用于接收端解调的本振信号(local oscillator,LO) 。负二阶边带信号用于上行链路的光载波。在本系统中,5个光边带信号都被充分利用,提高了光信号的利用效率。此外,还分析了该系统通过色散介质的传输特性,为RoF通信系统提供了一种实用化的解决方案。     

一种基于DPMZM的16倍频光生毫米波方案

为提高光载无线(RoF)中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度,提出了一种基于双平行马赫曾德尔调制器(Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator, DPMZM)和偏振复用技术的抑制载波的16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,分别分析了调制器调制指数、消光比、电移相器相移、偏振器件角度漂移等非理想因素对系统光边带抑制比(OSSR)和射频杂散抑制比(RFSSR)的影响。结果显示,当合理设置各参数的取值范围,其对应的OSSR和RFSSR的饱和值高达29.88 dB和23.9 dB。该方案在一定程度上简化了16倍频的系统模型且生成的毫米波信号性能较为高效、频谱纯度较好,对实际系统设计具有一定的参考价值,为微波光子学的发展提供了新途径。     

四波混频和级联四波混频效应产生的连续光频率梳

针对产生光频率梳需要锁模激光种子源的难题,创新性提出了用连续光源产生光频率梳,应用色散平坦高非线性光纤解决了宽光谱范围四波混频和级联四波混频效应的相位失配问题。通过实验展示了近40 nm带宽的光频率梳的形成,光频率梳由低功耗,低成本,连续波种子（法布里-珀罗激光器）生成,无需脉冲激光源。连续光频率梳是由在420 m零色散色散平坦高非线性光纤中的四波混频和级联四波混频效应产生的,频谱带宽扩展了近10倍,频率梳的线宽为4.3 MHz。     

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 d B。     

Microwave photonic notch filter with complex coefficient based on four wave mixing

A microwave photonic notch filter with a complex coefficient is proposed and demonstrated based on four wave mixing (FWM). FWM effect of two single-frequency laser beams occurs in a highly nonlinear fiber (HNLF), and multi-wavelength optical signals are generated and used to generate the multi-tap of microwave photonic filter (MPF). The complex coefficient is generated by using a Fourier-domain optical processor (FD-OP) to control the amplitude and phase of the optical carrier and phase modulation sidebands. The results show that this filter can be changed from bandpass filter to notch filter by controlling the FD-OP. The center frequency of the notch filter can be continuously tuned from 5.853 GHz to 29.311 GHz with free spectral range (FSR) of 11.729 GHz. The shape of the frequency response keeps unchanged when the phase is tuned.     

60 GHz OCS mm-wave generation for ROF system based on saturated parametric amplification effect in HNLF

A novel approach to generate 60 GHz optical carrier suppression (OCS) millimeter-wave (mm-wave) signal based on the saturated optical parametric amplification (OPA) effect in high non-linear fiber (HNLF) is investigated. In the proposed system, the OPA effect occurs when the signal and pump with 30 GHz frequency interval are set into the high non-linear fiber. By controlling the length of HNLF, OPA effect saturates, and the pump power is delivered in a large extent to the signal and idler light, so a 60 GHz OCS mm-wave is generated. The system does not need high-speed external modulator, high-frequency vibration source or narrow-band filter, which greatly reduces the cost and improves the stability of the radio over fiber (ROF) system. Results show that the 10 Gb/s downstream signal can be transmitted with negligible power penalty.     

基于双平行PM调制的60GHz光毫米波RoF系统研究

提出了一种采用相位调制器产生六倍频光载毫米波的RoF系统。该系统使用一个双平行相位调制器实现六倍频的调制,通过调节相位调制器的相位偏移量,产生出抑制一阶边带的光谱,耦合相减后得到三阶边带信号,在光电检测器中拍频,产生六倍于射频信号的光载毫米波。仿真结果表明,10GHz射频信号可以产生60GHz光载毫米波信号,5Gb/s的数据信号可在单模光纤中传输10km以上。     

Millimeter-Wave Frequency Tripling Based on Four-Wave Mixing in a Semiconductor Optical Amplifier

An approach to generating a frequency-tripled millimeter-wave (mm-wave) signal based on four-wave mixing (FWM) in a semiconductor optical amplifier (SOA) is experimentally demonstrated. In the proposed system, two phase-correlated optical wavelengths generated by an optical phase-locked loop (OPLL) are used as two pumps to generate the FWM process in the SOA. Two idlers with a wavelength spacing three times that of the two pump wavelengths are obtained. The two pump wavelengths are then removed by two cascaded fiber Bragg gratings serving as an optical notch filter. By beating the two idlers at a photodetector, an mm-wave with a frequency that is three times that of the OPLL reference source is generated