外加強(qiáng)度調(diào)制器的循環(huán)頻移多載波光源生成方案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域，可作為高速光纖傳輸系統(tǒng)的光源選擇，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供穩(wěn)定平坦的多載波光源。本發(fā)明針對目前流行的單邊帶調(diào)制循環(huán)頻移生成多載波光源方案存在的問題，設(shè)計(jì)了一種外加強(qiáng)度調(diào)制器的循環(huán)頻移多載波光源生成方案。應(yīng)用這種方案，可以實(shí)現(xiàn)在相同的循環(huán)條件下，生成的多載波光源數(shù)量得以加倍。也可以在達(dá)到目標(biāo)多載波光源數(shù)量的前提下，大大減少實(shí)際循環(huán)的次數(shù)，降低了系統(tǒng)循環(huán)環(huán)路中ASE噪聲和諧波干擾帶來的影響，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更符合超高速大容量光纖傳輸系統(tǒng)中對光源的選擇需求。
【專利說明】外加強(qiáng)度調(diào)制器的循環(huán)頻移多載波光源生成方案
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域，可作為高速光纖傳輸通信系統(tǒng)的光源選擇，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供穩(wěn)定平坦的多載波光源。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著高清電視、流媒體等各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大量普及，人們享受到網(wǎng)絡(luò)便利的同時(shí)，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也在急速地提升。面對這種日益增長的需求，T比特光纖傳輸通信系統(tǒng)已然成為了下一代光纖通信的發(fā)展趨勢。由于目前高速傳輸系統(tǒng)中電子器件的帶寬限制，在應(yīng)用高級(jí)調(diào)制格式和多種復(fù)用技術(shù)下，實(shí)現(xiàn)單信道的T比特光纖傳輸系統(tǒng)難度依然很大，而目前采用多載波共同傳輸?shù)膕uperchannel技術(shù)成為了目前T比特領(lǐng)域的流行方案。
[0003]多載波光源的生成方案是superchannel技術(shù)的關(guān)鍵之一。在以往的研究過程中，superchannel技術(shù)中主要采用多個(gè)激光器同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)光源，從而來滿足光源的數(shù)量需求。但是這種方案會(huì)帶來成本上的加重，特別是當(dāng)所需要的光源達(dá)到數(shù)十個(gè)的情況下，該方案會(huì)大大增加實(shí)驗(yàn)及實(shí)際實(shí)現(xiàn)的困難程度。此外，由于各個(gè)激光器的參數(shù)性能無法保證一致，這將會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，故而采用單一激光器產(chǎn)生頻率鎖定的多載波光源成為了目前應(yīng)用于T比特光纖傳輸系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。
[0004]目前多載波光源的生成方案主要分為利用光纖非線性產(chǎn)生超連續(xù)譜、利用鎖模激光器產(chǎn)生和利用電光調(diào)制器等三類。
[0005]利用光纖非線性產(chǎn)生超連續(xù)譜雖然能夠產(chǎn)生大量的子載波，但是這種方案無法控制多載波光源的生成數(shù)量，并且在不同的波段的平坦度情況不理想。
[0006]在鎖模激光器來產(chǎn)生多載波的方案中，需要改變光纖環(huán)路中的鉺纖長度來控制產(chǎn)生的多載波光源的數(shù)量，且輸出的載波間隔和激光器的腔長有關(guān)，其可調(diào)諧性較差，并且具有多個(gè)縱膜模式，穩(wěn)定性差。
[0007]利用電光調(diào)制器的方案又可以分為基于調(diào)制單個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器、基于相位調(diào)制器、級(jí)聯(lián)強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器等方案。這些方案和之前的方案相比較，雖然產(chǎn)生的載波數(shù)量減少很多，最多可達(dá)30多個(gè)，但是在平坦度及穩(wěn)定上有很大的改進(jìn)，同時(shí)各個(gè)子載波間隔很容易控制。這些方案都是通過增加調(diào)制器的調(diào)制深度，從而使得產(chǎn)生的載波數(shù)量得以提升，但是當(dāng)需要的載波數(shù)量很多的時(shí)候，需要的調(diào)制深度也隨之增加。這就需要在射頻加載的信號(hào)電壓相應(yīng)地提高或者增加級(jí)聯(lián)的調(diào)制器數(shù)量，而這樣也必將對器件的性能要求大大提高，亦或會(huì)增加了實(shí)現(xiàn)方案的器件成本。
[0008]通過在光纖環(huán)路中加入電光調(diào)制器或相位調(diào)制器，形成循環(huán)結(jié)構(gòu)，這樣可以一定程度地解決調(diào)制深度不夠的問題，從而產(chǎn)生的載波數(shù)量大大增加。而基于這種循環(huán)結(jié)構(gòu)又可以分成基于單邊帶調(diào)制和多邊帶調(diào)制的循環(huán)頻移結(jié)構(gòu)?；诙噙厧д{(diào)制的循環(huán)頻移結(jié)構(gòu)在每次循環(huán)的過程中，生成的多子載波之間會(huì)產(chǎn)生干涉，從而影響輸出的載波穩(wěn)定性。
[0009]而基于單邊帶調(diào)制的循環(huán)結(jié)構(gòu)，具有射頻驅(qū)動(dòng)電壓低、載波間隔易調(diào)諧、載波平坦度好的優(yōu)點(diǎn)，而且在單次循環(huán)過程中對輸入的光譜進(jìn)行頻移，新產(chǎn)生的子載波對下一次循環(huán)輸入的光譜產(chǎn)生干擾降低很多，故而這種結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性方面又有了進(jìn)一步的提升。因此在目前基于單邊帶調(diào)制的循環(huán)頻移生成多載波光源方案已經(jīng)成為了生成多載波光源的主要研究熱點(diǎn)之一。
[0010]但是，為了產(chǎn)生大數(shù)量的多載波光源，出于多載波光源平坦度的需要，環(huán)路中的摻鉺光纖放大器的增益值要求較高，而且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，EDFA產(chǎn)生的ASE噪聲累加也逐漸增加。這也是該方案現(xiàn)存的缺陷之一，這些問題亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明針對目前流行的基于單邊帶調(diào)制循環(huán)頻移生成多載波光源方案中存在的缺陷，提供一種能夠產(chǎn)生頻率精確鎖定、高平坦度、穩(wěn)定性高的多載波光源，在達(dá)到目標(biāo)數(shù)量的光譜前提下，減少實(shí)際有效循環(huán)的次數(shù)，降低環(huán)路中的諧波干擾和ASE噪聲累加，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的性能。
[0012]本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)如附圖1所示，該結(jié)構(gòu)中主要設(shè)備為:一個(gè)連續(xù)譜激光器(101)、兩個(gè)偏振控制器(102、113)、一個(gè)3(18耦合器(103)、一個(gè)馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器(104)、兩個(gè)光衰減器(105、112)、一臺(tái)高分辨率光譜儀(106)、兩個(gè)微波源(107、116)、三個(gè)射頻放大器(108、115、117 )、一個(gè)IQ調(diào)制器(109 )、一個(gè)帶通濾波器(110)、一個(gè)摻鉺光纖放大器(111)和一個(gè)移相器(114)。
[0013]連續(xù)譜激光器(101)的輸出端口經(jīng)過偏振控制器(102)與3dB耦合器(103)的其中一個(gè)輸入端口相連，3dB耦合器的其中一個(gè)輸出端口和IQ調(diào)制器(109)的輸入端口相連，IQ調(diào)制器的輸出端口依次和帶通濾波器(110)、摻鉺光纖放大器(111)、光衰減器(112)、偏振控制器(113)相連接，其輸出結(jié)果作為3dB耦合器的另一個(gè)輸入端口。而3dB耦合器的另一輸出端口則經(jīng)過馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器(104)和光衰減器(105)后，輸出端口和光譜儀(106)相連接，并進(jìn)行測試和觀察。其中，微波源(116)生成的正弦射頻信號(hào)分為兩路，分別與功率放大器(115、116)相連。其中一路射頻信號(hào)經(jīng)過移相器(114)后，和另一路射頻信號(hào)共同作為射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)加載到IQ調(diào)制器上。微波源(107)生成的正弦信號(hào)經(jīng)過功率放大器(108)后，作為馬赫曾德爾調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0014]本發(fā)明的方案中，在目前流行的基于單邊帶調(diào)制循環(huán)頻移生成多載波光源的方案中做出增強(qiáng)型改進(jìn)，在其輸出端口增加了精心設(shè)置的射頻信號(hào)和偏置電壓，可以實(shí)現(xiàn)在相同的循環(huán)條件下，與基于單邊帶調(diào)制循環(huán)頻移方案相比較，生成的多載波光源數(shù)量得以加倍。也可以在達(dá)到目標(biāo)數(shù)量的多載波光源的前提下，大大減少了有效循環(huán)的次數(shù)，降低了循環(huán)環(huán)路中的ASE噪聲和諧波干擾的累加，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸出性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1:外加強(qiáng)度調(diào)制器的循環(huán)頻移多載波光源生成方案
[0016]圖2:1Q調(diào)制器基本結(jié)構(gòu)圖
[0017]圖3:馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器基本結(jié)構(gòu)圖
[0018]圖4:激光器的光譜圖
[0019]圖5:第一次循環(huán)中IQ調(diào)制器的輸出光譜圖[0020]圖6:目前流行的單邊帶調(diào)制循環(huán)頻移的生成多載波光源光譜圖
[0021]圖7:外加強(qiáng)度調(diào)制器的循環(huán)頻移生成的多載波光源光譜圖
【具體實(shí)施方式】
[0022]假設(shè)連續(xù)光譜激光器發(fā)出中心頻率為&的光譜，可以表示為:Ein=AX exp (j2 JifciO，其中V^A為輸入光的幅值，&為輸入光的中心頻率，其光譜圖如附圖4所示。
[0023]輸入光在經(jīng)過IQ調(diào)制器后實(shí)現(xiàn)了單邊帶調(diào)制，使得光譜中心發(fā)生頻移。
[0024]IQ調(diào)制器的基本結(jié)構(gòu)如附圖2所示，端口 201為IQ調(diào)制器的光輸入端口，端口 202和端口 203分別為下路馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器的射頻輸入端，端口 204和端口 205分別為上路馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器的射頻輸入端，端口 206和端口 207為上路馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器的偏置電壓輸入點(diǎn)，端口 208和端口 209為上路馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器的偏置電壓輸入點(diǎn)，端口 210為IQ調(diào)制器下路偏置電壓點(diǎn)，端口 211為IQ調(diào)制器的光輸出端口。
[0025]端口 201輸入光等分為兩路，分別經(jīng)過加載不同輸入信號(hào)和偏置電壓馬赫曾德爾調(diào)制器的調(diào)制，其中一路信號(hào)又經(jīng)過了 -90度的相移，最終將兩路信號(hào)耦合輸出。當(dāng)204、205 端口 的射頻輸入為 Signal up=VkfXC0S(2 ji fmt)，202、203 端口 的射頻輸入為 Signaliot=VkfX sin (2 3i fmt)，206、207端口輸入偏置電壓為DC up，208、209端口的輸入偏置電壓為
DC low, 210端口的輸入電壓為-Vn，其中Vkf為射頻信號(hào)的幅值，fffl為微波源發(fā)出射頻信號(hào)的
頻率，Vn為調(diào)制器的半波電壓。則端口 211的輸出結(jié)果可以表示為:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.外加強(qiáng)度調(diào)制器的循環(huán)頻移多載波光源生成方案，其結(jié)構(gòu)特征在于包括:一個(gè)穩(wěn)定的連續(xù)譜激光器、兩個(gè)偏振控制器、一個(gè)3dB耦合器、一個(gè)馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器、兩個(gè)光衰減器、一臺(tái)高分辨率光譜儀、兩個(gè)微波源、三個(gè)射頻放大器、一個(gè)IQ調(diào)制器、一個(gè)帶通濾波器、一個(gè)摻鉺光纖放大器和一個(gè)移相器。其中連續(xù)譜激光器的輸出端口經(jīng)過偏振控制器與3dB f禹合器的其中一個(gè)輸入端口相連，3dB f禹合器的其中一個(gè)輸出端口和IQ調(diào)制器的輸入端口相連，IQ調(diào)制器的輸出端口依次和帶通濾波器、摻鉺光纖放大器、光衰減器、偏振控制器相連接，其輸出結(jié)果作為3dB耦合器的另一個(gè)輸入端口。而3dB耦合器的另一輸出端口則經(jīng)過馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器和光衰減器后，輸出端口和光譜儀相連接，進(jìn)行測試和觀察。其中，微波源生成的正弦射頻信號(hào)分為兩路，分別與射頻放大器相連。其中一路射頻信號(hào)經(jīng)過移相器移相后，和另一路射頻信號(hào)共同作為射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)加載到IQ調(diào)制器上。另一微波源生成的正弦信號(hào)經(jīng)過射頻放大器，作為馬赫曾德爾調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所示的多載波光源生成方案，其特征還在于由3dB耦合器、IQ調(diào)制器、帶通濾波器、摻鉺光纖放大器、偏振控制器和光衰減器構(gòu)成了光纖循環(huán)環(huán)路，其中IQ調(diào)制器對輸入的光譜進(jìn)行鎖定的單側(cè)頻率偏移，頻率偏移的范圍由輸入IQ調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)射頻信號(hào)控制，帶通濾波器通過濾波范圍的設(shè)定控制生成多載波光源的數(shù)量并濾除帶外的噪聲，摻鉺光纖放大器補(bǔ)償循環(huán)環(huán)路中的IQ調(diào)制器和光帶通濾波器的插入損耗以及調(diào)制器的調(diào)制損耗等。
3.如權(quán)利要求2所示的光纖循環(huán)環(huán)路中，連續(xù)譜激光器的新輸入輸出信號(hào)與環(huán)路中的光信號(hào)進(jìn)行耦合，其輸出結(jié)果作為下一次的循環(huán)的輸入，在IQ調(diào)制實(shí)現(xiàn)不斷的頻率鎖定的單向頻移過程，通過摻鉺光纖放大器補(bǔ)償光纖環(huán)路中的損耗，并由帶通濾波器控制生成的多載波光源數(shù)量。
4.如權(quán)利要求1所示的多載波光源生成方案，在環(huán)路的輸出端口與馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器相連接，其中馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率設(shè)定為環(huán)路中IQ調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率的四分之一。
5.如權(quán)利要求4所述的馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器對輸入的光信號(hào)進(jìn)行了雙向穩(wěn)定的頻率偏移，頻率偏移范圍受控于加載在馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，其中偏移而新生成的兩條載波間隔為IQ調(diào)制器的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率的一半。
6.如權(quán)利要求4所述的馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器對相鄰光載波進(jìn)行的雙向頻移互不干擾，且各自頻移生成的相鄰新載波間隔與自身產(chǎn)生的兩條載波間隔相同。
7.如權(quán)利要求1所示的多載波光源生成方案中，最終生成多載波光源的數(shù)量是相同條件下單邊帶循環(huán)頻移產(chǎn)生多載波光源數(shù)量的兩倍，且頻率間隔鎖定為IQ調(diào)制器射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一半。
【文檔編號(hào)】H04B10/516GK103716095SQ201410009727
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】喬耀軍, 劉祖鋒, 周驥, 紀(jì)越峰 申請人:北京郵電大學(xué)