一種基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置，包括：窄線寬激光器、第一偏振調(diào)制器、微波信號(hào)源、第一偏振控制器、第一光濾波器、環(huán)形器、偏振分束器、第三偏振控制器、第四偏振控制器、光耦合器、高非線性光纖、可調(diào)諧激光器、波形發(fā)生器、強(qiáng)度調(diào)制器、第二偏振控制器、起偏器、第二光濾波器、單模光纖、光電探測器、電放大器、電混頻器、低通濾波器。本發(fā)明要解決光載射頻系統(tǒng)中基帶數(shù)據(jù)信號(hào)上變頻以及克服色散引起的微波功率隨微波頻率的變化以及傳播長度的變化引起微波功率的周期性衰減的問題。
【專利說明】—種基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波光子學(xué)領(lǐng)域，更具體的說是一種基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足用戶對移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及多媒體大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，光載射頻技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。光載射頻技術(shù)融合了無線通信技術(shù)的靈活優(yōu)勢以及光纖通信技術(shù)的寬帶低損耗優(yōu)勢，以模擬光纖鏈路代替金屬導(dǎo)線或者大氣來傳送高頻信號(hào)，從而大大的擴(kuò)大了基站的覆蓋范圍、降低了無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本。使用模擬光纖鏈路傳輸射頻信號(hào)解決了高頻信號(hào)的傳輸問題以及成本問題，同時(shí)也具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如傳輸損耗小、傳輸帶寬大以及不受電磁干擾。光載射頻鏈路首先通過光纖將射頻信號(hào)從中心站傳送到基站成為下行鏈路，然后將射頻信號(hào)從基站傳輸?shù)街行恼痉Q為上行鏈路。上變頻技術(shù)是光載射頻的關(guān)鍵技術(shù)之一，光纖傳輸射頻信號(hào)從中心站發(fā)射到基站，首先要上變頻，然后在基站再下變頻，其功能主要是將基帶數(shù)據(jù)信號(hào)上變頻到高頻信號(hào)上，從而提高通信系統(tǒng)的傳輸速率，減小通信系統(tǒng)的傳輸壓力。因而，研究穩(wěn)定的、快速的上變頻的技術(shù)是光載射頻技術(shù)的重中之重。目前，上變頻技術(shù)大部分采用電光調(diào)制器，這就不可避免的需要電光轉(zhuǎn)化，從而上變頻的響應(yīng)速度慢，并且調(diào)制器的帶寬嚴(yán)重的限制了上變頻的工作頻率。
[0003]因此，為了解決上變頻技術(shù)面臨的難點(diǎn)，滿足光載射頻中對上變頻技術(shù)的需求，本專利提出基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置，該裝置包括:
[0005]窄線寬激光器，其用于提供探測光；
[0006]第一偏振調(diào)制器，其用于根據(jù)微波信號(hào)調(diào)制探測光信號(hào)的偏振態(tài)，并輸出調(diào)制后的光載波信號(hào)和調(diào)制邊帶信號(hào)，且所述光載波信號(hào)和調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)相互垂直；
[0007]微波信號(hào)源，其用于向所述偏振調(diào)制器輸出所述微波信號(hào)；
[0008]第一偏振控制器，其用于調(diào)節(jié)所述光載波信號(hào)和調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)；
[0009]第一濾波器，其用于濾除所述光載波信號(hào)的下邊帶以及所述調(diào)制邊帶信號(hào)中+2階邊帶以上的信號(hào)，輸出光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)；
[0010]環(huán)形器，其用于將從光濾波器輸出的光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)輸出至偏振分束器，并將從偏振分束器輸出的環(huán)輸出光輸出至第二偏振控制器；
[0011]偏振分束器7，其用于將偏振態(tài)相互垂直的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)分離，并分別進(jìn)入sagnac環(huán)的順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向，同時(shí)將經(jīng)過所述sagnac環(huán)后的環(huán)輸出光輸出；
[0012]第三偏振控制器，其用于控制進(jìn)入sagnac環(huán)的順時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)，使得其功率最大；
[0013]第四偏振控制器，其用于控制進(jìn)入sagnac環(huán)的逆時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)，使得其功率最大；
[0014]光耦合器，其用于將控制光信號(hào)和進(jìn)入sagnac環(huán)的逆時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)合束；
[0015]高非線性光纖，其用于將合束后的制光信號(hào)和進(jìn)入sagnac環(huán)的順時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)進(jìn)行交叉偏振調(diào)制，以將順時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)上加載所述基帶數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0016]可調(diào)諧激光器，其用于產(chǎn)生控制光信號(hào)；
[0017]波形發(fā)生器，其用于輸出上變頻的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0018]強(qiáng)度調(diào)制器，其根據(jù)所述上變頻的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)對所述控制光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以將所述上變頻的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)加載在所述控制光信號(hào)上；
[0019]第二偏振控制器，其用于調(diào)節(jié)所述環(huán)輸出光中的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)，使其功率一致；
[0020]起偏器，其用于將經(jīng)過所述第二偏振控制器的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)投影到同一個(gè)偏振方向上；
[0021]第二濾波器，其用于濾除經(jīng)過起偏器后的環(huán)輸出光中的控制光信號(hào)；
[0022]單模光纖，其用于傳輸經(jīng)過第二濾波器后的環(huán)輸出光中的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)；
[0023]光電探測器21，其用于將從單面光纖傳輸?shù)乃龉廨d波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0024]電放大器，其用于放大所述電信號(hào)；
[0025]電混頻器，其用于將所述電信號(hào)中高頻副載波上攜帶的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)混頻到中頻副載波上；
[0026]低通濾波器，用于濾除混頻之后的高頻分量。
[0027]本發(fā)明基于高非線性光纖中的交叉偏振調(diào)制，使得控制光信號(hào)和順時(shí)針傳播的探測光信號(hào)同向傳輸，并且當(dāng)二者偏振方向相互平行時(shí)，該探測光信號(hào)將經(jīng)歷交叉偏振調(diào)制；控制光信號(hào)與逆時(shí)針方向傳播的探測光信號(hào)相向傳輸，并且二者偏振方向相互垂直，該探測光信號(hào)不會(huì)經(jīng)歷交叉偏振調(diào)制的作用。交叉偏振調(diào)制的順時(shí)針傳播的探測光信號(hào)和逆時(shí)針傳播的探測光信號(hào)經(jīng)過偏振合束器合束，然后經(jīng)過起偏器投影到同一個(gè)偏振方向上，進(jìn)行傳輸。本發(fā)明要解決光載射頻系統(tǒng)中基帶數(shù)據(jù)信號(hào)上變頻以及克服色散引起的微波功率隨微波頻率的變化以及傳播長度的變化引起微波功率的周期性衰減的問題。
[0028]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0029]本發(fā)明提供的基于交叉偏振調(diào)制和Sagnac環(huán)實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻的裝置，由于采用全光信號(hào)處理的方案充分利用了高非線性光纖的交叉偏制效應(yīng)，所以克服了傳統(tǒng)電子學(xué)方法在帶寬、重量、體積、電磁干擾等方面的劣勢。
[0030]該基于交叉偏振調(diào)制的全光微波信號(hào)上變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、全光信號(hào)處理可實(shí)現(xiàn)任何頻率的上變頻，不需要調(diào)制器額外的電光轉(zhuǎn)化，響應(yīng)速度快(達(dá)到ns量級(jí))、采用單邊帶調(diào)制克服色散誘導(dǎo)的載波周期性衰減的問題。[0031]由于采用全光的方法以及Sagnac環(huán)路實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)上變頻，順時(shí)針和逆時(shí)針傳播的光信號(hào)將經(jīng)歷相同的環(huán)境變化影響；同時(shí)全光的帶寬與電光調(diào)制器的帶寬相比幾乎不受限制，故更換偏振調(diào)制器和窄線寬激光器為鎖模激光器，用光濾波器濾出其中兩個(gè)光分量，該方案可以上變頻到太赫茲波段；該方案的相關(guān)器件都為市場可以購買的器件，故該方案可以實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明中基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明中基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻的原理示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)交叉偏振調(diào)制原理的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0036]圖1示出了本發(fā)明提出的基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括:
[0037]一窄線寬激光器I，其用于產(chǎn)生連續(xù)的探測光；
[0038]偏振調(diào)制器2，其利用微波信號(hào)源3輸出的微波信號(hào)對所述探測光信號(hào)的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)制，并輸出光載波探測光信號(hào)和調(diào)制邊帶探測光信號(hào)，且所述光載波探測光信號(hào)與調(diào)制邊帶探測光信號(hào)的偏振態(tài)相互垂直，所述調(diào)制邊帶探測光信號(hào)作為整個(gè)光載射頻鏈路的副載波信號(hào)；
[0039]一微波信號(hào)源3，其輸出端口與偏振調(diào)制器2的射頻端口相連，用于向偏振調(diào)制器2輸出微波信號(hào)；
[0040]一偏振控制器4，其用于調(diào)節(jié)所述偏振調(diào)制器2輸出的探測光信號(hào)的偏振態(tài)，即旋轉(zhuǎn)或改變其偏振態(tài)，其輸入端口與偏振調(diào)制器2的輸出端口相連；
[0041]一光濾波器5，其輸入端口與偏振控制器4的輸出端口相連，其用于濾除所述探測光信號(hào)的下邊帶以及+2階邊帶以上的調(diào)制邊帶，實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制，即濾波之后的探測光信號(hào)只剩余光載波探測光信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶探測光信號(hào)，其可用于抵抗單模光纖的色散誘導(dǎo)微波信號(hào)的周期衰落問題；
[0042]—環(huán)形器6,其輸入端口①與光濾波器5的輸出端口相連,其第二輸入端口與偏振分束器7相連，用于將I端口輸入的探測光信號(hào)路由到偏振分束器7的入射端口，然后將經(jīng)過sagnac環(huán)傳輸?shù)奶綔y光信號(hào)偏振合束，此時(shí)，順時(shí)針傳播的探測光信號(hào)經(jīng)歷了交叉偏振調(diào)制，逆時(shí)針傳播的探測光信號(hào)沒有經(jīng)歷交叉偏振調(diào)制，并且將合束之后的探測光信號(hào)由端口②傳輸?shù)蕉丝冖郏?br> [0043]—偏振分束器7,其輸入端口與環(huán)形器6的第一輸出端口②相連,其用于將偏振態(tài)相互垂直的光載波探測光信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶探測光信號(hào)分離，并使光載波探測光信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶探測光信號(hào)在sagnac環(huán)相向傳播，即探測光信號(hào)中的光載波探測光信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶探測光信號(hào)中的一路沿順時(shí)針傳播(b方向)，另一路沿逆時(shí)針傳播(c方向)，兩路信號(hào)經(jīng)過的器件以及光纖長度相同，并且經(jīng)歷同樣的外界環(huán)境溫度變化以及外界帶來的應(yīng)變變化對探測光信號(hào)的擾動(dòng)，同時(shí)兩束相向傳輸?shù)奶綔y光信號(hào)經(jīng)過偏振合束器進(jìn)行合束，合束后的環(huán)輸出光信號(hào)經(jīng)過偏振控制器17和起偏器，其中所述環(huán)輸出光信號(hào)包括控制光信號(hào)、光載波信號(hào)、加載在光載波信號(hào)上的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)、+1階調(diào)制邊帶信號(hào)；
[0044]—偏振控制器8,其位于sagnac環(huán)的順時(shí)針方向,輸入端口與偏振分束器7的第一輸出端口相連，輸出端口與光耦合器11相連，其用于控制光載波探測光信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶探測光信號(hào)中順時(shí)針傳播的探測光信號(hào)的偏振態(tài)，用于改變探測光信號(hào)的偏振態(tài)，使其功率最大；
[0045]—偏振控制器9,其位于sagnac環(huán)的逆時(shí)針方向，輸入端口與偏振分束器7的第二輸出端口相連，其用于調(diào)節(jié)光載波探測光信號(hào)和+1階邊帶探測光信號(hào)中逆時(shí)針傳播的探測光信號(hào)的偏振態(tài)，用于改變探測光信號(hào)的偏振態(tài)，使其功率最大，其輸出端口與高非線性光纖10相連；
[0046]—高非線性光纖10,其輸入端口與光稱合器11的輸出端口相連,其用于發(fā)生交叉偏振調(diào)制，即將強(qiáng)度調(diào)制器14調(diào)制的光信號(hào)復(fù)制到順時(shí)針傳播的探測光信號(hào)的邊帶上；對于控制光信號(hào)與探測光信號(hào)同向傳輸，由于控制光信號(hào)誘導(dǎo)高非線性光纖的快軸和慢軸附加不同的折射率變化，探測光信號(hào)和控制光信號(hào)同向通過高非線性光纖時(shí)，并且二者的偏振態(tài)相互平行，此時(shí)交叉偏振調(diào)制發(fā)生，故探測光信號(hào)的偏振態(tài)改變，故經(jīng)過交叉偏振調(diào)制的高非線性光纖等效為偏振調(diào)制器，即實(shí)現(xiàn)交叉偏振調(diào)制；對于控制光信號(hào)與探測光信號(hào)相向傳輸時(shí)，由于二者的速度不匹配，故高非線性光纖不會(huì)調(diào)制此探測光信號(hào)，僅僅會(huì)使此探測光信號(hào)經(jīng)歷固定的相移，相移的大小由控制光的平均光功率決定；
[0047]—光稱合器11，其第一輸入端口與偏振控制器8的輸出端口相連,第二輸入端口與光隔離器12相連，用于將順時(shí)針傳播的探測光信號(hào)和光隔離器12輸出的控制光信號(hào)合束，合束后的光傳輸至高非線性光纖中；
[0048]一光隔離器12，其用于防止逆時(shí)針方向傳輸而來的探測光信號(hào)進(jìn)入強(qiáng)度調(diào)制器14 ；
[0049]一光放大器13，其輸入端口與強(qiáng)度調(diào)制器14的輸出端口相連，其用于放大強(qiáng)度調(diào)制之后的所述控制光信號(hào)；
[0050]一強(qiáng)度調(diào)制器14，其輸入端口與可調(diào)諧激光器16的輸出端口相連，其用于根據(jù)所述任意波形發(fā)生器15產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)對所述可調(diào)諧激光器16的輸出所述控制光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，以將所述控制光信號(hào)強(qiáng)度調(diào)制產(chǎn)生調(diào)制邊帶；
[0051]一波形發(fā)生器15，其輸出端口與強(qiáng)度調(diào)制器14的射頻端口相連，其用于產(chǎn)生需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)；
[0052]一可調(diào)諧激光器16，其輸出端口與強(qiáng)度調(diào)制器14的輸入端口相連，用于產(chǎn)生控制光，該控制光信號(hào)攜帶需要上變頻的數(shù)據(jù)信號(hào)，控制光信號(hào)作為發(fā)生交叉偏振調(diào)制的泵浦光；所述控制光信號(hào)的波長要遠(yuǎn)離探測光信號(hào)的波長，經(jīng)過光環(huán)形器輸出之后用光濾波器濾除；可調(diào)諧激光器產(chǎn)生控制光信號(hào)，該控制光信號(hào)經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制器進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，其中強(qiáng)度調(diào)制器加載的數(shù)據(jù)信號(hào)來自于外部寬帶微波源即上面提到的任意波形發(fā)生器15產(chǎn)生，產(chǎn)生的強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)作為高非線性光纖發(fā)生交叉偏振調(diào)制的控制光信號(hào)，該調(diào)制器加載的微波信號(hào)是基帶數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0053]—偏振控制器17,其輸入端口與環(huán)形器6的輸出端口③相連,用于調(diào)整輸出光信號(hào)的偏振態(tài)，使得兩束光的功率相等；
[0054]—起偏器18,其輸入端口與偏振控制器17的輸出端口相連,用于將相互垂直偏振態(tài)的光載波控制光信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶控制光信號(hào)投影到同一個(gè)偏振方向上；
[0055]一光濾波器19，其輸入端口與起偏器18的輸出端口相連，其用于濾除可調(diào)諧激光器輸出的控制光信號(hào)；投影到同一起偏方向后，光濾波器將控制光信號(hào)濾除；濾除控制光之后的探測光信號(hào)通過光纖進(jìn)行傳輸；
[0056]一單模光纖20，其用于傳輸上變頻的探測光信號(hào)；
[0057]—光電探測器21,其輸入端口與單模光纖20輸出端口相連,其電輸出端口與電放大器22的輸入端口相連，用于將所述光載波控制光信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，即光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)發(fā)生拍頻；
[0058]—電放大器22,其輸入端口與光電探測器21的輸出端口相連,其用于放大光電轉(zhuǎn)化之后的電信號(hào)，由于需要滿足電混頻器的功率要求；
[0059]—電混頻器23,其輸入端口與電放大器22的輸出端口相連,其用于將所述電信號(hào)中高頻副載波上攜帶的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)混頻到中頻副載波LO上，高頻副載波是拍頻產(chǎn)生的射頻信號(hào)，該射頻信號(hào)與本振信號(hào)混頻產(chǎn)生中頻信號(hào)，中頻信號(hào)上攜帶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào);
[0060]一低通濾波器24，其輸入端口與電混頻器23的輸出端口相連，用于濾除混頻之后的高頻分量，通過電低通濾波器將混頻之后的和頻成分濾除，同時(shí)抑制泄露的本振信號(hào)；
[0061]一示波器或者頻譜儀或者誤碼分析儀25，示波器用于觀測傳輸之后的數(shù)據(jù)信號(hào)的眼圖和時(shí)域波形；頻譜儀用于觀測基帶數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過光載射頻鏈路傳輸之后的頻譜信息；誤碼分析儀用于觀測背靠背數(shù)據(jù)信號(hào)的誤碼率和經(jīng)過單模光纖傳輸之后的誤碼率。
[0062]其中，所述半導(dǎo)體激光器也可以是光纖激光器；偏振控制器4、8、9、17可以是光纖結(jié)構(gòu)或者是波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的偏振控制器，也可以是空間結(jié)構(gòu)的偏振控制器；偏振調(diào)制器2可以是鈮酸鋰晶體的也可以是半導(dǎo)體聚合物(如GaAs、InP、InGaPAs等)的或者有機(jī)聚合物的；調(diào)制帶寬越寬越好，半波電壓越小越好，偏壓越穩(wěn)定越好，插損越低越好；強(qiáng)度調(diào)制器14可以是鈮酸鋰晶體的也可以是半導(dǎo)體聚合物的或者有機(jī)聚合物的；調(diào)制帶寬越寬越好，半波電壓越小越好，偏壓越穩(wěn)定越好，插損越低越好；微波信號(hào)源3、15可以是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀也可以是微波信號(hào)源；高非線性光纖10可以是摻鍺高非線性光纖也可以是硫化物高非線性光纖，其用于發(fā)生交叉偏振調(diào)制；光濾波器5、19可以是基于硅基液晶技術(shù)的波形整形器也可以是光濾波器或者是波分復(fù)用器以及光纖光柵；濾波器的通帶邊沿越陡越好，插損越小越好；光電探測器21可以是光電二極管也可以是光電倍增管；可以是磷化銦材料的也可以是硅基材料的；帶寬越寬越好，飽和輸入光功率越大越好，光電轉(zhuǎn)化效率越高越好；單模光纖20可以是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖也可以是色散補(bǔ)償光纖，其用于傳輸光載射頻信號(hào)；可調(diào)諧激光器16可以是半導(dǎo)體激光器也可以是光纖激光器；示波器或者頻譜儀或者誤碼分析儀24示波器可以是實(shí)時(shí)示波器也可以是采樣示波器，頻譜儀可以是電頻譜分析儀，也可以是信號(hào)源分析儀；光放大器可以是摻鉺光纖放大器也可以是摻鐿光纖放大器。
[0063]上述方案中，所述光濾波器5用于對探測光實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制，該光濾波器一方面實(shí)現(xiàn)舉邊帶調(diào)制使檢測到RF信號(hào)周期性衰落現(xiàn)象消失，另一方面抑制了高階諧波分量使高階諧波分量誘導(dǎo)的頻帶間色散減小，經(jīng)過偏振分束器分為相向傳輸?shù)膬陕饭庑盘?hào)并且這兩路光信號(hào)的偏振態(tài)相互垂直；
[0064]圖2給出了本發(fā)明中基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻的原理示意圖。所述全光微波上變頻裝置是基于偏振調(diào)制之后的光載波和邊帶相互垂直，然后通過偏振分束器分為兩束光，當(dāng)探測光信號(hào)與控制光信號(hào)同向傳播時(shí)，在高非線性光纖中發(fā)生交叉偏振調(diào)制，當(dāng)探測光信號(hào)與控制光信號(hào)相向傳播時(shí)，在高非線性光纖中不發(fā)生交叉偏振調(diào)制；光譜圖a是偏振調(diào)制之后相互垂直的光載波和邊帶的光譜圖，光譜圖b為沒有經(jīng)歷偏振調(diào)制的逆時(shí)針傳播控制光的光譜圖，高非線性光纖、偏振控制器和起偏器等效為一個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器，該等效強(qiáng)度調(diào)制器的光譜圖如圖C，光譜圖d是經(jīng)過起偏器投影到同一個(gè)方向的控制光信號(hào)，由于此時(shí)的載波和邊帶可以相互拍頻，故其中之一的控制光信號(hào)攜帶的數(shù)據(jù)信號(hào)可以通過拍頻實(shí)現(xiàn)上變頻，并且此時(shí)光濾波器濾除控制光。
[0065]圖3給出了本發(fā)明中交叉偏振調(diào)制原理的示意圖，交叉偏振調(diào)制是基于強(qiáng)度調(diào)制的控制光誘導(dǎo)高非線性光纖的快軸和慢軸增加一個(gè)附加的雙折射，控制光的強(qiáng)度調(diào)制映射到高非線性光纖，進(jìn)而引起高非線性光纖的快軸和慢軸的折射率改變，從而實(shí)現(xiàn)交叉偏振調(diào)制。
[0066]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于交叉偏振調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光微波上變頻裝置，包括: 窄線寬激光器，其用于提供探測光； 第一偏振調(diào)制器，其用于根據(jù)微波信號(hào)調(diào)制探測光信號(hào)的偏振態(tài)，并輸出調(diào)制后的光載波信號(hào)和調(diào)制邊帶信號(hào)，且所述光載波信號(hào)和調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)相互垂直； 微波信號(hào)源，其用于向所述偏振調(diào)制器輸出所述微波信號(hào)； 第一偏振控制器，其用于調(diào)節(jié)所述光載波信號(hào)和調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)； 第一濾波器，其用于濾除所述光載波信號(hào)的下邊帶以及所述調(diào)制邊帶信號(hào)中+2階邊帶以上的信號(hào)，輸出光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)； 環(huán)形器，其用于將從光濾波器輸出的光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)輸出至偏振分束器，并將從偏振分束器輸出的環(huán)輸出光輸出至第二偏振控制器； 偏振分束器，其用于將偏振態(tài)相互垂直的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)分離，并分別進(jìn)入Sagnac環(huán)的順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向，同時(shí)將經(jīng)過所述sagnac環(huán)后的環(huán)輸出光輸出； 第三偏振控制器，其用于控制進(jìn)入sagnac環(huán)的順時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)，使得其功率最大； 第四偏振控制器，其 用于控制進(jìn)入sagnac環(huán)的逆時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)，使得其功率最大； 光耦合器，其用于將控制光信號(hào)和進(jìn)入Sagnac環(huán)的逆時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)合束； 高非線性光纖，其用于將合束后的制光信號(hào)和進(jìn)入sagnac環(huán)的順時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)進(jìn)行交叉偏振調(diào)制，以將順時(shí)針方向的所述光載波信號(hào)或+1階調(diào)制邊帶信號(hào)上加載所述基帶數(shù)據(jù)信號(hào)； 可調(diào)諧激光器，其用于產(chǎn)生控制光信號(hào)； 波形發(fā)生器，其用于輸出上變頻的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)； 強(qiáng)度調(diào)制器，其根據(jù)所述上變頻的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)對所述控制光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以將所述上變頻的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)加載在所述控制光信號(hào)上； 第二偏振控制器，其用于調(diào)節(jié)所述環(huán)輸出光中的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)，使其功率一致； 起偏器，其用于將經(jīng)過所述第二偏振控制器的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)投影到同一個(gè)偏振方向上； 第二濾波器，其用于濾除經(jīng)過起偏器后的環(huán)輸出光中的控制光信號(hào)； 單模光纖，其用于傳輸經(jīng)過第二濾波器后的環(huán)輸出光中的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)； 光電探測器，其用于將從單面光纖傳輸?shù)乃龉廨d波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 電放大器，其用于放大所述電信號(hào)； 電混頻器，其用于將所述電信號(hào)中高頻副載波上攜帶的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)混頻到中頻副載波上； 低通濾波器，用于濾除混頻之后的高頻分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述窄線寬激光器可以是半導(dǎo)體激光器也可以是光纖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述第一至第四偏振控制器包括光纖結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)或空間結(jié)構(gòu)的偏振控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述偏振調(diào)制器包括鈮酸鋰晶體、半導(dǎo)體聚合物、有機(jī)聚合物的偏振調(diào)制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述強(qiáng)度調(diào)制器為鈮酸鋰晶體、半導(dǎo)體聚合物、有機(jī)聚合物的調(diào)制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述微波信號(hào)源和波形發(fā)生器可以是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，所述波形發(fā)生器還可以微波信號(hào)源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述高非線性光纖為摻鍺高非線性光纖或者硫化物高非線性光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述第一、第二濾波器為基于硅基液晶技術(shù)的波形整形器、光濾波器、波分復(fù)用器、光纖光柵中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述偏振分束器根據(jù)所述第一偏振控制器調(diào)節(jié)后的所述光載波信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)的偏振態(tài)將其分別傳輸至所述sagnac環(huán)的順時(shí)針方向 或逆時(shí)針方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，從所述偏振分束器輸出的所述環(huán)輸出光包括控制光信號(hào)、光載波信號(hào)、加載在所述光載波信號(hào)上的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)和+1階調(diào)制邊帶信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光微波上變頻裝置，其中，所述光電探測器可以是光電二極管也可以是光電倍增管；可以是磷化銦材料的也可以是硅基材料的；帶寬越寬越好，飽和輸入光功率越大越好，光電轉(zhuǎn)化效率越高越好。
【文檔編號(hào)】H04B10/516GK103944643SQ201410167862
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】李偉, 王文亭, 孫文惠, 劉建國, 祝寧華 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所