基于双通道马赫曾德尔调制器调制边带滤波的微波光子移相器

提出了一种基于双通道马赫曾德尔调制器(DPMZM)调制边带滤波的微波光子移相器。在双通道马赫曾德尔调制器的结构中,在一路马赫曾德尔干涉仪上实现抑制光载波的双边带调制输出,而在另一路马赫曾德尔的相位调节臂上通过调节偏置电压实现光载波信号的光学移相,两路光信号经过干涉合路后由光纤布拉格光栅(FBG)滤除其中一个一阶边带,最后输入到光电探测器(PD)进行光电转换得到移相的微波信号。实验结果表明,基于DPMZM调制边带滤波的微波光子移相器具有传输特性稳定、输出幅度波动小的优点。该结构还具有相移调节响应速度快、应用频带宽以及移相范围大于360°等特点。     

基于级联MZ M倍频系数可调高频微波信号光 产生方法

理论分析了在不改变光滤波器的条件下,通过设置级联马赫曾德尔调制器的直流偏置点和调制指数,实现最小光边带抑制比和最小杂散抑制比分别为45.48dB和39.46dB,倍频系数为2k(k=1,2,…,6)的高频微波信号产生.在此基础上,分析了马赫曾德尔调制器直流偏置点、射频调制信号幅度和初始相位差等因素变化对边带选取性能的影响,并进行了相应的仿真实验,实验结果验证了该方法的可行性和有效性.     

基于双平行马赫-曾德尔调制器的大动态范围微波光子下变频方法

为了提高微波光子下变频链路的性能,提出了基于集成双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子下变频方法.通过理论推导和数值仿真分析了系统的增益和无杂散动态范围,实验搭建了基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频链路,控制直流偏置电压使双平行马赫-曾德尔调制器工作在高载波抑制的双边带调制模式,并对链路进行了性能测试.实验结果表明:该下变频链路的增益为7.43 d B,无杂散动态范围达到了110.85 d B/Hz2/3,工作频段可覆盖5—18 GHz的宽频范围.基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频方法可优化设计输出频谱,系统结构简单、易于实现,为微波光子下变频链路提供了有效的解决方案.     

基于双平行马赫曾德调制器的动态可调光载波边带比光单边带调制：理论分析与实验研究

理论分析并实验研究了一种基于双平行马赫曾德调制器(DP-MZM)具有动态光载波边带比(OCSR)调谐能力的光单边带(OSSB) 调制实现方案, 方案利用DP-MZM内部集成的三个独立的调制单元, 分别实现OSSB调制、光载波移相和光信号干涉, 最终, 仅需改变调制器的一个偏置点, 就实现了OCSR的动态调谐, 实验得到了小信号调制(调制系数m=0.2)下, OCSR的可调范围-20.8–23.5 dB. 并分析了OCSR与射频功率之间的对应关系, 通过本方案调谐至最佳的OCSR可提高模拟光链路接收灵敏度. 关键词： 光纤通信 微波光子 光载波边带比 光单边带调制     

无滤波高倍频光载毫米波生成技术

提出了一种无滤波的高倍频光载毫米波生成方案.该方案未使用相关的光/电滤波器就可16倍频的毫米波信号.整个系统采用三平行的马赫-曾德尔调制器结构和单个马赫-曾德尔调制器级联,通过调整系统的参数可以很好地抑制所有冗余光边带,只留下高质量的8阶光边带,无需任何光/电滤波器就能够得到16倍频的高质量毫米波信号.另外,详细分析了系统的工作原理,并通过仿真验证了调制深度、消光比、移相器偏移以及调制器偏压对系统的影响.研究结果表明将2 Gbit/s的非归零码型数据与10 GHz的射频信号混频后作为马赫-曾德尔调制器的驱动信号,系统经过50 km光纤传输后的链路功率代价为1.0 dB,具有良好的传输性能.该方案对于无滤波的高倍频毫米波生成有一定的参考价值.     

单边带光纤承载射频系统的性能改进研究

在光纤承载射频(RoF)系统中,针对普通单边带信号中光载波分量和光边带分量之间功率差较大的问题,提出了一种利用集成马赫-曾德尔调制器(MZM)生成单边带信号的改进方法.通过调节该集成MZM中直流臂上的直流偏压,对于任意调制指数,单边带信号中两个分量的功率都能够平衡,即得到最优的0 dB载边比(CSR).理论分析了集成M...     

基于外调制器的可控八倍频光载毫米波生成技术研究

采用了二加一的结构,提出了一种基于三并联集成马赫-曾德尔调制器(MZM)、可应用于毫米波光载无线通信(RoF)系统的新型高质量八倍频光载毫米波信号生成方案。该方案通过利用两个子马赫-曾德尔调制器(subMZMs)间射频(RF)驱动信号的电相位差为90来很好地消除两种冗余边带,再使用第三个子马赫-曾德尔调制器(sub-MZM)的偏压调整来获取最佳信号。仿真结果表明在不采用任何光或电滤波器的情况下,常规消光比(30dB)时,射频杂散抑制比(RFSSR)可以达到38.3315dB。而在理想消光比(100dB)时,光边带抑制比(OSSR)最高可达61.22878dB。该方案在理想和常规消光比下均能得到高质量的毫米波信号。     

星间微波光子链路调制方式的优化

针对外调制星间微波光子链路输出信噪比优化问题,建立了基于双电极马赫 曾德尔调制器的强度调制直接探测星间微波光子链路模型,通过优化调制器调制方式来提高链路性能。用数值模拟方法得到了单边带、双边带和推挽式3种调制方式下链路输出信噪比,利用曲面投影法求得了最优调制方式时一定信噪比要求下发射端所需最小光放大器增益和对应的调制器直流偏置相位。结果表明:相同输入射频信号功率和发射光功率情况下,双边带调制输出信噪比比单边带调制高3 dB,低直流偏置相位推挽调制可以进一步优化输出信噪比。输入射频信号功率为-20 dBm,输出信噪比为17.3 dB时,所需最小光放大器增益为43.9 dB,对应的直流偏置相位为0.87。     

应用马赫-曾德尔调制器的光微波链路建模

在考虑马赫-曾德尔调制器(MZM)的消光比、双臂驱动不平衡度等非理想特性参量对其进行细致的理论建模的基础上,建立了包括光源、双臂驱动马赫-曾德尔调制器、光传输模块、光电探测器的基本光微波链路模型,并得到双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)链路的全阶解析响应结果,着重分析不同调制方式下马赫-曾德尔调制器对光微波链路幅度和相位(延时)性能的影响。理论计算和数值仿真结果表明,对双边带调制链路,消光比和双臂驱动不平衡度影响链路的幅频特性而不影响相位特性,对单边带调制链路,二者同时影响链路的幅频和相频特性。理论模型和数值结果可为使用马赫-曾德尔调制器的光微波系统如光纤无线电(RoF)和光控微波波束形成网络等提供定性和定量性能分析的基础。     

新型四倍频光生毫米波矢量信号调制技术

提出一种基于双并联马赫-曾德尔调制器(MZM)的新型四倍频光生毫米波技术,并用于矢量信号调制。传统的四倍频调制技术,由于数据信号同时调制到+2,-2阶边带上,拍频检测后两个边带上数据信号会产生相位叠加,只适用于不归零码(NRZ)等强度调制格式。提出的矢量信号调制技术将数据信号调制在一个-1阶边带上,另一个+3阶边带不携带数据,在拍频检测后幅度和相位信息被正确保留。同时,四倍频模块降低了传输过程中对电和光器件的带宽需求。理论分析和仿真结果表明,通过此方法产生的携带在60GHz载波上的6.25×108 symbol/s的四相相移键控(QPSK)信号,经过20km单模光纤传输后,误差向量幅度(EVM)损耗可以忽略。     

直接探测系统中两种单边带光信号调制与恢复方法的研究

从理论上阐释了基于独立双驱动马赫-曾德尔调制器(DDMZM)和同相正交调制器的两种单边带光信号调制原理。通过研究100 Gbit/s速率75 km标准单模光纤传输系统中的16-正交幅度调制单边带信号,分析了两种方法的参数调优原理。接收端使用Kramers-Kronig(KK)算法恢复单边带信号并消除信号与信号间的拍频串扰。结果表明,由于调制器的非线性以及单边带信号的载波信号功率比的影响,在误比特率为3.8×10~(-3)的7%硬判决前向纠错门限上,使用基于KK算法的接收机的虚载波方法与DDMZM方法相比,能够降低接收光功率约2.3 dB。     

一种改进的生成四倍频光毫米波的传输方案

针对光载无线通信系统中并联双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM)的四倍频方案产生功率周期性衰落效应,以及传输距离短的不足,提出了一种改进的抑制双边带调制产生光毫米波方案。首先在并联MZM后用波分复用(WDM)分离抑制双边带信号的两个边带,将基带信号调制到下边带,再与未调信号耦合后产生光毫米波,最后传输至加入前置补偿的光纤链路中。用optisystem7.0软件对改进方案进行了仿真,结果表明用此类结构不仅能得到高纯度的四倍频光毫米波,还可以消除上述的效应,实现了更长距离、更佳性能的传输。     

基于级联MZMs倍频系数可调的相位编码信号光产生方法

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZMs)倍频系数可调的相位编码信号光产生方法。该方法的系统核心器件为级联MZMs,通过合理选择两个MZMs的直流偏置电压和调制指数等参数,可任意选取±k(k=1,2,…,5)阶边带中的一组边带。通过可编程光滤波器滤除5阶以上的高阶边带,再结合相位调制,可产生载波2、4、6、8和10倍频的相位编码信号。该方法是通过改变施加在级联MZMs上的射频驱动信号幅度实现倍频系数调节,方案简洁灵活。通过仿真实验验证了利用4GHz的微波信号源分别产生载频32GHz和40GHz的相位编码信号,从而实现了8和10倍频信号输出,且所生成的相位编码信号具有很好的脉冲压缩性能。     

双音调制下星上微波光子系统的交调失真分析

马赫-曾德尔调制器的非线性会严重恶化星上微波光子系统的性能。建立了包括光源、马赫-曾德尔调制器和光电探测器的双音调制理论模型,利用傅里叶级数展开、傅里叶变换和Gegenbauer加法定理,推导出了调制器非线性失真的严格通用解析解。根据该解析解,可精确地预计不同调制方式下星上微波光子系统的非线性失真,优化系统性能。分析结果表明,双边带和单边带调制条件下,将调制器输出信号保留至二次谐波能较好地近似计算三阶交调失真比和三阶交调截点,三阶交调失真比随调制系数的增大先增大后减小。当调制系数小于1.4674时,单边带调制三阶交调失真比至少比双边带调制小6dB,适合于星上微波光子系统的应用。     

基于光载波抑制调制的可调谐高倍频毫米波信号发生器

提出了一种基于改进的光载波抑制调制方式的光学生成高倍频可调谐毫米波的方案.该方案利用均匀光纤光栅型声光可调谐滤波器选取光载波抑制信号中的两个边带分量进行拍频,实现高倍频且倍频因子可调的毫米波信号的生成.为避免色散所致的码元时移效应,将基带数据信号仅调制到光载波抑制信号的一个边带分量上.仿真验证了倍频因子分别为2,6,10,14,18和22的毫米波信号的生成.另外,对22倍频下的光载无线电系统的链路性能进行了仿真分析,毫米波信号在调制2Gbit/s的非归零码型数据信号经50km的光纤传输后,系统的眼图仍保持良好的睁开度,链路的功率代价仅为0.4dB.系统具有良好的传输性能,可以满足通信系统的需求.     

承载正交频分复用信号的58GHz光载毫米波波分复用光纤无线通信系统

实验研究了一种采用马赫-曾德尔强度调制器和光交叉复用器(IL)产生58 GHz光载毫米波传输正交频分复用(OFDM)信号的波分复用光纤无线通信(WDM-ROF)系统。中心站的4路连续光波耦合后输入射频(RF)信号频率为29 GHz的强度调制器进行双边带(DSB)调制,再用另一个强度调制器将2.5 Gb/s的OFDM信号调制到DSB信号上。经20 km单模光纤(SMF)传输至基站,通过IL将中心载波和一阶边带分离。经可调谐光滤波器(TOF)滤取所需信道的一阶边带,由高速光电检测器产生58 GHz的电毫米波,利用相干解调恢复下行OFDM基带数据信号。实验结果表明,在无色散补偿和误码率为10-3的条件下,下行OFDM信号经光纤传输20 km后的功率代价小于0.5 dB,而且星座图依然清晰。     

基于级联DMZM的24倍频ROF系统

为提高光载无线（radio over fiber,ROF）中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度，提出了一种基于级联双驱动马赫曾德尔调制器（dual-drive Mach-Zehnder modulator,DMZM）与高非线性光纤（highly nonlinear fiber,HNLF）相结合的24倍频毫米波光载无线通信系统；通过调节参数使两个调制器均工作在最大偏置点，产生频谱纯净的四阶光边带，采用单边带调制的方式将数据信号加载到4阶边带而后两边带耦合传输，经过HNLF的四波混频效应后滤波得到12阶光边带，最终由光电探测器（photo detector,PD）拍频生成高质量的24倍频毫米波信号。此外，分析了HNLF的长度、入纤光功率以及标准线性光纤对系统性能的影响，仿真结果表明，当系统处于无差错传输时，背靠背（back-to-back,BTB）传输与经30 km光纤传输后的功率代价为2.5 dB。该方案结构简单、成本低廉、倍频系数高，为微波光子学的发展提供了一种新途径。     

频率可调的双路相位编码微波信号系统

提出一种在单输入情况下同时产生两路任意相位编码微波信号的方法,不仅可以保证编码信号180°的相移,还可实现编码信号的频率大范围调谐.建立由一个双平行马赫曾德调制器和一个保偏布拉格光栅组成的系统,激光输入双平行马赫曾德调制器调制后,通过保偏布拉格光栅与偏振分束器的共同作用产生两路偏振正交的±2阶边带.其中一对边带经过相位调制器调制后与另一对耦合,最后输出两个光电探测器拍频得到高频率、低噪声的相位编码微波信号.仿真结果表明,通过调节驱动信号的频率,可得到5～100 GHz的一系列四倍频相位编码微波信号.还原的相位信息与脉冲压缩比均和理论值吻合,证明了所提方法具有良好的脉冲压缩性能.     

基于高阶受激布里渊散射的高频微波信号产生技术

对受激布里渊散射(SBS)信号产生的过程及原理进行了分析,提出了一种利用环腔多次放大产生多级布里渊散射信号的方法,并通过实验产生了较为稳定的1～6阶散射信号。在此基础上,提出了一种利用环腔所产生的四阶布里渊散射信号对经马赫-曾德尔调制器(MZM)调制产生的四阶边带信号进行选择放大,而后将被放大了的高阶边带信号与载波信号进行拍频,从而获得高频微波信号的简单方法。该方法仅需要一个掺铒光纤放大器(EDFA)就可以产生高达n(1≤n≤6)倍于11GHz的微波信号,具有器件成本低、倍频效率高的优点。仿真和实验结果证实该方法是可行的。     

一种倍频因子及输出相位连续可调的微波光子移相系统

提出一种倍频因子连续可调,且相位连续变化的微波光子移相系统.系统主要由两个集成双偏振双平行马赫增德尔调制器组成,在不使用光滤波器的情况下,调节双平行马赫曾德尔调制器及相位调制器的射频驱动和直流偏置电压,生成二倍频,三倍频,…,六倍频微波信号,同时实现输出微波信号相位0～360°连续可调.仿真结果表明,当射频信号频率为10GHz时,可分别产生频率为20、30、40、50、60GHz的微波信号.调节相位调制器的直流偏置电压与半波电压比值从-1到1变化时,对应微波信号的相位从-180°到180°变化.此外,分析了调制器消光比对输出微波信号光载波抑制比和电杂散抑制比的影响,以及90°电桥相位平衡对微波信号相位漂移和幅度波动的影响.