一種基于微波光子技術的數字調制信號源制造技術

本發明專利技術公開了一種基于微波光子技術的數字調制信號源，在鎖模激光器101，光強度調制器102，光偏振調制器103，可調諧偏振相關光梳狀濾波器111，可調諧光帶通濾波器108，線性色散介質109和光電探測單元110構成的數字調制信號源中，可調諧偏振相關光梳狀濾波器111由光環形器104，偏振分束器105，可編程偏振模色散單元106-1、106-2，45度法拉第旋轉器107-1、107-2以特定方式連接，實現在相互垂直的線偏振態上進行獨立可調諧的梳狀濾波。實現不同調制速率、不同載波頻率、不同調制方式、不同占空比的數字調制信號的產生，可應用于超高速網絡的發送端、光載無線系統、軍事雷達等多個重要領域。

【技術實現步驟摘要】
一種基于微波光子技術的數字調制信號源
本專利技術涉及光學器件
，具體是一種基于微波光子技術的數字調制信號源。
技術介紹
用光學的方法產生微波信號(特別是更高頻的毫米波)是近來受到關注的研究課題。它不僅可以產生毫米波，應用于光載無線系統，而且可以產生頻率高達THz的近紅外信號，用于軍事雷達、成像檢測等。通過光學的方法來產生微波信號，它不僅突破了電子瓶頸，而且具有抗電磁干擾、可調諧性范圍大、低損耗、寬帶寬等優點。另一方面，數字調制信號源是指用來產生數字調制信號的設備，常用的數字調制信號包括二進制幅度調制信號(2ASK)、二進制頻率調制信號(2FSK)、二進制相位調制信號(2PSK)等。在現代通信中，數字調制技術已經廣泛應用于不同的通信網絡中。由于在電域上對毫米波信號處理比較困難，因此可以通過光學的方法來產生數字調制信號，同時實現毫米波信號的產生和數字調制。目前基于微波光子技術來實現數字調制信號源的方案主要有以上幾種:(I)基于外調制技術的微波光子調制信號產生，如利用光相位調制器、光正交幅度調制器對抑制載波雙邊帶調制的一個邊帶進行調制，然后與另一個邊帶進行拍頻來產生2PSK，QAM信號。這些方案的系統中實現了對該載頻信號的倍頻和數字調制，因此需要提供原始的電載頻信號，則系統的復雜度高、可調諧性差；(2)基于頻域到時域映射的2PSK信號產生，該方案利用光相位調制器的驅動信號來引入由雙折射介質構建的光梳狀濾波器的相位變化，經頻域到時域映射后，則產生了 2PSK信號。(3)基于頻域到時域映射的2FSK信號產生，該方案與(2)原理相似，通過二段雙折射介質和光偏振調制器的組合構造了一個自由頻譜距離動態可調控的光梳狀濾波器，則實現了 2FSK信號的產生。在方案(2)和(3)中，由于光譜塑形的限制，只能產生一種調制方式的信號，不適合于多種調制方式信號的可調控產生，限制了高速動態網絡的發展。上述三種方案都實現了對毫米波數字調制信號的產生，其中方案(I)中通過改變光調制的方式可以實現不同數字調制信號的產生，但需要外加微波載波信號，且可調性差；方案(2)和(3)都是基于頻域到時域轉換的技術來產生數字調制信號的，可以實現載波頻率、占空比大范圍地可調，但由于光譜塑形技術的限制只能產生單一調制方式的數字調制信號。
技術實現思路
鑒于現有技術的以上缺點，本專利技術的目的是提供一種基于微波光子技術的數字調制信號源。本專利技術的目的是基于如下分析和方案提出和實現的:—種基于微波光子技術的數字調制信號源，其特征在于，在鎖模激光器101,光強度調制器102，光偏振調制器103，可調諧偏振相關光梳狀濾波器111，可調諧光帶通濾波器108，線性色散介質109和光電探測單元110構成的數字調制信號源中，可調諧偏振相關光梳狀濾波器111由光環形器104，偏振分束器105，第一可編程偏振模色散單元106-1、第二可編程偏振模色散單元106-2，第一 45度法拉第旋轉器107-1、第二 45度法拉第旋轉器107-2連接；其中:偏振分束器105的順時針方向的輸出口的偏振態與第一可編程偏振模色散單元106-1的主軸成45度夾角，第一可編程偏振模色散單元106-1和第二可編程偏振模色散單元106-2的主軸之間以45度夾角固定；實現在相互垂直的線偏振態上進行獨立可調諧的梳狀濾波。采用本專利技術的基于微波光子技術的數字調制信號源的可調諧范圍大，適合于高頻、超高頻調制信號的產生。通過調節驅動信號S1、S2，可編程偏振模色散單元可以實現不同載波頻率和調制方式的數字調制信號的產生，如基本的數字調制信號——2ASK、2PSK、2FSK、4DPASK，以及其復合的調制信號——2ASK+2PSK，2PSK+2FSK。此外，通過調節光帶通濾波器的帶寬可以調節產生的已調信號的占空比。基于微波光子技術的數字調制信號產生，可通過將鎖模激光器輸出的光脈沖串先后進行強度和偏振態的調制，當驅動信號的比特率等于鎖模激光器脈沖的重復速率時，則可以在時域上對每一個光脈沖的強度和偏振態進行獨立控制。脈沖強度的控制直接決定了系統輸出信號的幅度變化，偏振態的控制(即垂直偏振態或水平偏振態)影響了每個脈沖在可調諧偏振相關光梳狀濾波器的濾波效應。因此，通過光偏振調制器和可調諧偏振相關光梳狀濾波器的聯合作用，則可以動態地實現對每一個脈沖的光譜進行不同的梳狀濾波；然后由光帶通濾波器濾出一定寬度光譜，經線性色散介質實現頻域到時域的映射。此時，在時域上每一個光脈沖則轉化為其對應的光譜形狀，若在可調諧偏振相關光梳狀濾波器中兩偏振態的濾波函數的自由頻譜距離不同、相位相同，則映射到時域上為不同頻率的正弦函數；若在可調諧偏振相關光梳狀濾波器中兩偏振態的濾波函數的自由頻譜距離相同、相位不同，則映射到時域上為不同相位的正弦函數；因此，通過強度調制器、偏振調制器的驅動信號，可調諧偏振相關光梳狀濾波器的控制，可以產生不同調制方式、不同載波頻率的數字調制信號。根據頻域到時域的映射原理，在色散量一定的情況下，映射后的時域脈沖的寬度是正比于映射前的光譜帶寬，因此，通過調節光帶通濾波器的帶寬可以調節產生的數字調制信號的占空比。其中，由于鎖模激光器的脈沖重復頻率(Rb)的可調諧性限制，數字調制信號速率(B)的可調性也受到相應地限制(B=Rb)。為了進一步提高數字調制信號速率的可調性，可以通過強度調制器進行一定的調節(B=l/nX Rb，n=l, 2，3..)，如用“ 1010”循環碼字進行強度調制，則脈沖串的重復速率降為原來的一半。采用本專利技術相比與基于微波光子技術中外調制法來產生數字調制信號的方案，本專利技術不需要外加微波的載頻信號，即可實現數字調制信號的產生，且能實現復合調制信號的產生；與利用無源光纖環形腔雙折射的微波光子產生方案相比，都采用了構建光梳狀濾波器和時域到頻域映射的方法來產生微波信號，但是本專利技術中構建的光梳狀濾波器在垂直的兩個線偏振態上具有相互獨立可調諧的濾波函數。因此，在單一產生毫米波信號的同時，本專利技術可以實現多種數字調制信號的產生。本專利技術靈活性高，功能多，可應用于高速傳輸網絡中作為數字信號的發射端、光載無線系統、軍事雷達等。【附圖說明】:圖1為本專利技術的基于微波光子技術的數字調制信號源的結構示意圖；圖2為本專利技術的可調諧偏振相關光梳狀濾波器的方案，其中(a)為法拉第旋轉器(107-1)的功能；(b)為調諧偏振相關光梳狀濾波器的原理圖；圖3為實驗測得的可調諧偏振相關光梳狀濾波器的傳輸曲線:(a)為水平偏振態；(b)為垂直偏振態；圖4為本專利技術的2ASK，2FSK，2PSK，4DPASK調制信號產生原理；圖5為本專利技術的實驗結果圖:(a)產生的2FSK信號的波形，(b)l、0比特的局部放大圖；圖6為本專利技術中實驗結果圖:產生的不同載波頻率的2PSK信號的波形:(a)20GHz和(b) 36.7GHz ；圖7為本專利技術中實驗結果圖:產生的不同速率的2ASK信號的波形:(a) 8.5Gbit/s 和(b) 10Gbit/s。【具體實施方式】下面結合附圖對本專利技術作進一步的描述。如圖1所示，本專利技術方案由鎖模激光器101，光強度調制器102，光偏振調制器103，可調諧偏振相關光梳狀濾波器111，可調諧光帶通濾波器108，線性色散介質1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于微波光子技術的數字調制信號源，其特征在于，在鎖模激光器（101），光強度調制器（102），光偏振調制器（103），可調諧偏振相關光梳狀濾波器（111），可調諧光帶通濾波器（108），線性色散介質（109）和光電探測單元（110）構成的數字調制信號源中，可調諧偏振相關光梳狀濾波器（111）由光環形器（104），偏振分束器（105），第一可編程偏振模色散單元（106?1）、第二可編程偏振模色散單元（106?2），第一45度法拉第旋轉器（107?1）、第二45度法拉第旋轉器（107?2）連接;其中：偏振分束器(105)的順時針方向的輸出口的偏振態與第一可編程偏振模色散單元(106?1)的主軸成45度夾角，第一可編程偏振模色散單元(106?1)和第二可編程偏振模色散單元(106?2)的主軸之間以45度夾角固定；實現在相互垂直的線偏振態上進行獨立可調諧的梳狀濾波。

【技術特征摘要】
1.一種基于微波光子技術的數字調制信號源，其特征在于，在鎖模激光器(101),光強度調制器(102)，光偏振調制器(103)，可調諧偏振相關光梳狀濾波器(111)，可調諧光帶通濾波器(108)，線性色散介質(109)和光電探測單元(110)構成的數字調制信號源中，可調諧偏振相關光梳狀濾波器(111)由光環形器(104)，偏振分束器(105)，第一可編程偏振模色散單元(106-1 )、第二可編程偏振模色散單元(106-2)，第一 45度法拉第旋轉器(107-1),第二 45度法拉第旋轉器(107-2)連接；其中:偏振分束器(105)的順時針方向的輸出口的偏振態與第一可編程偏振模色散單元(106-1)的主軸成45度夾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜恒云，閆連山，潘偉，羅斌，鄒喜華，葉佳，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：四川;51