CN103281130B - 基于单驱动马赫曾德调制器的多倍频毫米波产生装置 - Google Patents
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Abstract
一种光纤通信技术领域的,基于单驱动马赫曾德调制器的多倍频毫米波产生装置,包括:激光器、用于调节连续激光的偏振态的偏振控制器、单驱动马赫曾德调制器、射频信号源、射频信号放大器、稳压电源和光电探测器,其中:激光器输出的连续激光经过偏振控制器调节后输送至单驱动马赫曾德调制器,射频信号源输出的射频信号经过射频信号放大器放大后输送至单驱动马赫曾德调制器,稳压电源用于调节单驱动马赫曾德调制器的偏置电压,单驱动马赫曾德调制器的输出端与光电探测器相连使得输出的光信号转化为电信号,从而得到毫米波。本发明结构简单、成本低、易于控制、灵活度高、实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的装置,具体是一种基于单驱动马赫曾德调制器的多倍频毫米波产生装置。
背景技术
众所周知,电磁波可用的带宽是其频率的十分之一左右,因此毫米波波段有很大的通信带宽,进而可以传输很大速率的无线信号。近年来,毫米波的研究越来越受到关注。用电域可以产生毫米波,但是其成本较高,而且本身的电带宽也有一定的限制。所以,学术界提出用光子多倍频的办法来产生毫米波,具体原理如下:将低速的射频信号调制到光载上,通过在光域的变换,得到频率间隔为多倍射频信号的光毫米波,然后经过光电转换后,光毫米波的边带相互拍频,可以产生高速的电毫米波信号。在现有的技术方案中,有基于四波混频的方案,但是该方案需要很大的输入功率,也需要另外一路激发光源,从而增加了成本,也有基于复杂调制器或者级联调制器的方案,该方案存在***损耗大和难于调节等问题。
经对现有文献检索发现,《IEEEPhotonicTechnologyLetters(IEEE光子技术快报)》2008年第20卷,记载的“Opticalmillimeter-wavesignalgenerationusingfrequencyquadruplingtechniqueandnoopticalfiltering(基于四倍频无滤波的光子毫米波产生方案)”中,该技术采用一个集成的双平行马赫曾德调制器(DPMZM),直接产生四倍频的毫米波,但是该方法需要复杂的电信号处理,导致很高的电***损耗,另外需要采用高性能的高频电器件,增加了***的成本;不仅如此,该方案需要调节三个偏置电压,增加了***的复杂度。
又经检索发现,在2008年亚洲光通信会议(ACP2008)的论文“Generationof60-GHzOpticalMillimeter-Waveand20-GHzChannel-SpacedOpticalMulticarrierUsingTwoCascaded10-GHzModulators(基于级联10-GHz调制器产生60-GHz光毫米波和20-GHz间隔的多载波方案)”中,提出了一种基于级联单驱动马赫曾德(SDMZM)的方案,可以产生六倍频毫米波,但是该方案需要级联调制器,增加了光域插损和***成本;此外,该方案还需要对两个调制器的相位进行严格的控制,增加了***的复杂度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种基于单驱动马赫曾德调制器的多倍频毫米波产生装置,基于一个单驱动马赫曾德调制器,通过改变其驱动电压和调节其偏置电压,从而实现灵活的多倍频毫米波。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种基于单驱动马赫曾德调制器的多倍频毫米波产生装置,包括:激光器、用于调节连续激光的偏振态的偏振控制器、单驱动马赫曾德调制器、射频信号源、射频信号放大器、稳压电源和光电探测器,其中:激光器输出的连续激光经过偏振控制器调节后输送至单驱动马赫曾德调制器,射频信号源输出的射频信号经过射频信号放大器放大后输送至单驱动马赫曾德调制器,稳压电源用于调节单驱动马赫曾德调制器的偏置电压,单驱动马赫曾德调制器的输出端与光电探测器相连使得输出的光信号转化为电信号,从而得到毫米波。
所述的单驱动马赫曾德调制器的电光传输函数曲线是余弦曲线。
所述的射频信号源输出的射频信号为正弦信号或者余弦信号。
该装置的工作原理是:单驱动马赫曾德调制器的电光传输函数曲线是一个余弦曲线,如果输入的电驱动信号为正弦或者余弦信号,那么单驱动马赫曾德调制器的输出信号就可以展开为各阶贝塞尔函数,他们的频率对应于基频的整数倍;通过调节稳压电源来使得单驱动马赫曾德调制器工作在调制曲线的最高点,奇次谐波分量被抑制,此时如果调节输入电驱动信号,可以使得只产生二次谐波或者四次谐波,经过光电探测器进行拍频;从而可以实现电域四倍频和八倍频信号;同理,通过调节稳压电源来使得单驱动马赫曾德调制器工作在调制曲线的最低点时,偶次谐波分量被抑制,此时如果调节电输入信号;可以使得只产生三次谐波或者五次谐波,经过光电探测器进行拍频;从而可以实现电域六倍频和十倍频信号。
本发明涉及一种上述装置的应用,用于产生N倍频的毫米波,其中:N为大于等于4的偶数。
技术效果
与现有技术相比,本发明只使用一个单驱动马赫曾德调制器,通过改变其驱动电压,调节其偏置电压,从而实现灵活的光子多倍频;该方案具有结构简单,成本低,易于控制,灵活度高,实用性强等优点。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图;
图2为实施例1产生频率四倍频的原理图及仿真结果;
图中:a为功率图谱比较;b为频谱图;c为时域图。
图3为实施例2产生频率六倍频的原理图及仿真结果;
图中:a为功率图谱比较;b为频谱图;c为时域图。
图4为实施例3产生频率八倍频的原理图及仿真结果;
图中:a为功率图谱比较;b为频谱图;c为时域图。
图5为实施例4产生频率十倍频的原理图及仿真结果;
图中:a为功率图谱比较;b为频谱图;c为时域图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示,包括:激光器CW、用于调节连续激光的偏振态的偏振控制器PC、单驱动马赫曾德调制器SDMZM、射频信号源RFS、射频信号放大器PA、稳压电源PS和光电探测器PD,其中:激光器CW输出的连续激光经过偏振控制器PC调节后输送至单驱动马赫曾德调制器SDMZM,射频信号源RFS输出的射频信号经过射频信号放大器PA放大后输送至单驱动马赫曾德调制器SDMZM,稳压电源PS用于调节单驱动马赫曾德调制器SDMZM的偏置电压,单驱动马赫曾德调制器SDMZM的输出端与光电探测器PD相连使得输出的光信号转化为电信号,从而得到毫米波。
所述的单驱动马赫曾德调制器SDMZM的电光传输函数曲线是余弦曲线。
所述的射频信号源RFS输出的射频信号为正弦信号或者余弦信号。
图2是产生频率四倍频的示意图及仿真结果,具体实现过程如下:
本实施例中,激光器CW的工作波长为1550nm,射频信号源RFS的输出频率为10GHz;通过调节稳压电源PS来使得马赫曾德调制器SDMZM工作在调制曲线的最高点,从而奇次谐波得到抑制,只有偶次谐波分量。如图2a)所示,通过调节射频放大器的输出电压,可以得到马赫曾德调制器SDMZM工作在A点,此时相对于二阶分量而言,基频分量和四阶高次分量都很小,从而可以得到光域的四倍频信号,如图2b)所示。在经过光电探测器PD可以得到电域的四倍频信号,即40-GHz时钟信号,如图2c)所示。
实施例2
本实施例的装置与实施例1相同。
图3是产生频率六倍频的示意图及仿真结果,具体实现过程如下:
本实施例中,激光器CW的工作波长为1550nm,射频信号源RFS的输出频率为10GHz;通过调节稳压电源PS来使得马赫曾德调制器SDMZM工作在调制曲线的最低点,从而偶次谐波得到抑制,只有奇次谐波分量。如图3a)所示,通过调节射频放大器的输出电压,可以得到马赫曾德调制器SDMZM工作在A点,此时相对于三阶分量而言,一阶分量和五阶分量以及高次分量都很小,从而可以得到光域的六倍频信号,如图3b)所示。在经过光电探测器PD可以得到电域的六倍频信号,即60-GHz时钟信号,如图3c)所示。
实施例3
本实施例的装置与实施例1相同。
图4是产生频率八倍频的示意图及仿真结果,具体实现过程如下:
本实施例中,激光器CW的工作波长为1550nm,射频信号源RFS的输出频率为10GHz;通过调节稳压电源PS来使得马赫曾德调制器SDMZM工作在调制曲线的最高点,从而奇次谐波得到抑制,只有偶次谐波分量。如图4a)所示,通过调节射频放大器的输出电压,可以得到马赫曾德调制器SDMZM工作在A点,此时相对于四阶分量而言,基频分量,二阶分量,四阶分量以及高次分量都很小,从而可以得到光域的八倍频信号,如图4b)所示。在经过光电探测器PD可以得到电域的八倍频信号,即80-GHz时钟信号,如图4c)所示。
实施例4
本实施例的装置与实施例1相同。
图5是产生频率十倍频的示意图及仿真结果,具体实现过程如下:
本实施例中,激光器CW的工作波长为1550nm,射频信号源RFS的输出频率为10GHz;通过调节稳压电源PS来使得马赫曾德调制器SDMZM工作在调制曲线的最低点,从而偶次谐波得到抑制,只有奇次谐波分量。如图5a)所示,通过调节射频放大器的输出电压,可以得到马赫曾德调制器SDMZM工作在A点,此时相对于五阶分量而言,一阶分量,三阶分量以及高次分量都很小,从而可以得到光域的十倍频信号,如图5b)所示。在经过光电探测器PD可以得到电域的十倍频信号,即100-GHz时钟信号,如图5c)所示。
Claims (1)
1.一种基于单驱动马赫曾德调制器的多倍频毫米波产生装置,其特征在于,用于产生N倍频的毫米波,其中:N为大于等于4的偶数,该装置包括:激光器、用于调节连续激光的偏振态的偏振控制器、单驱动马赫曾德调制器、射频信号源、射频信号放大器、稳压电源和光电探测器,其中:激光器输出的连续激光经过偏振控制器调节后输送至单驱动马赫曾德调制器,射频信号源输出的射频信号经过射频信号放大器放大后输送至单驱动马赫曾德调制器,稳压电源用于调节单驱动马赫曾德调制器的偏置电压,单驱动马赫曾德调制器的输出端与光电探测器相连使得输出的光信号转化为电信号,从而得到毫米波;
所述的单驱动马赫曾德调制器的电光传输函数曲线是余弦曲线;
所述的射频信号源输出的射频信号为正弦信号或者余弦信号;
所述的激光器的工作波长为1550nm,射频信号源的输出频率为10GHz;通过调节稳压电源来使得马赫曾德调制器工作在调制曲线的最高或最低点,从而使得奇次或偶次谐波得到抑制,只有偶次或奇次谐波分量,通过调节射频放大器的输出电压,得到光域的四倍、六倍、八倍或十倍频信号,再经过光电探测器得到电域对应倍频信号。
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