高階單邊帶光電調(diào)制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種微波通信領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種高階單邊帶光電調(diào)制器。
【背景技術(shù)】
[0002]單邊帶光電調(diào)制器在現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)以及光纖傳感領(lǐng)域有極大的應(yīng)用。由于單邊帶調(diào)制只保留一側(cè)的邊帶，所以在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中比普通雙邊帶調(diào)制有兩倍的頻帶利用率，也對(duì)光學(xué)非線性效應(yīng)有較強(qiáng)的抗性。另外一方面，單邊帶調(diào)制也可以用于構(gòu)成循環(huán)移頻裝置recirculating frequency shifter (RFS)用于產(chǎn)生穩(wěn)定平坦的光頻率梳。這種穩(wěn)定平坦的光頻率梳可以用在WDM系統(tǒng)中，作為載波進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制。此外，光頻率梳在光纖傳感領(lǐng)域中也有著重要的應(yīng)用:例如在光頻率反射計(jì)OFDR中，光頻率梳可以用于增加基于外部調(diào)制原理的掃頻光源的掃頻范圍，從而增加傳感的空間分辨率。
[0003]現(xiàn)有的馬赫增德爾干涉儀(MZM)結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰集成單邊帶調(diào)制器如圖1所示，是通過改變兩路射頻信號(hào)的相差以及控制相移器的相移量來實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制[ShimotsuS，Oikawa S，Saitou T,et al.Single side - band modulat1n performance of a LiNbO3integrated modulator consisting of four - phase modulator waveguides[J].Photonics Technology Letters, IEEE, 2001, 13 (4): 364 - 366.] o 這種單邊帶調(diào)制器可以用在RFS結(jié)構(gòu)中作為移頻的基本器件，來產(chǎn)生穩(wěn)定平坦的光頻率梳。產(chǎn)生光梳原理如圖2所示。當(dāng)激光進(jìn)入這種環(huán)路結(jié)構(gòu)后，就會(huì)進(jìn)行連續(xù)的單邊帶調(diào)制，在耦合器的右端就會(huì)有光頻率梳產(chǎn)生，其中光頻率梳的每個(gè)載波之間的間隔等于驅(qū)動(dòng)單邊帶調(diào)制器的射頻信號(hào)的頻率。產(chǎn)生的光頻率梳可以用于增大基于外調(diào)制原理的掃頻光源的掃頻范圍，而光頻域反射計(jì)的空間分辨率跟掃頻光源的掃頻范圍成正比[F.Tian, X.Zhang, J.Li, and L.Xi, J.Lightwave Technol.29，1085 - 1091 (2011)]，但是掃頻范圍的放大倍數(shù)會(huì)受到光頻率梳有限的間隔所影響，因?yàn)樵趻哳l過程中，高階邊帶掃頻會(huì)發(fā)生重合而不能使用。
[0004]此外在WDM系統(tǒng)中，每個(gè)載波傳輸?shù)男盘?hào)帶寬會(huì)受到載波間隔的限制，例如如果載波間隔為20GHz，那么載波所能傳輸?shù)男盘?hào)帶寬最大為10Gbit/S，否則載波間會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)瓶頸。
[0005]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103368654A公開(公告)日2013.10.23，公開了一種基于雙驅(qū)動(dòng)雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器(Dual - Parallel Mach -Zehnder Modulator, DPMZM)的微波光子鏈路的寬帶線性化方法，包括:I)在發(fā)射端，電信號(hào)部分，控制輸入雙驅(qū)動(dòng)DPMZM的兩個(gè)子MZM的四個(gè)電極之間的電信號(hào)相位關(guān)系；2)在發(fā)射端，光電調(diào)制部分，控制DPMZM子MZM的偏置點(diǎn)；3)在接收端，采用直接檢測(cè)，光電二極管(Photod1de，PD)光電轉(zhuǎn)換后，實(shí)現(xiàn)寬帶線性化；根據(jù)以上三點(diǎn)實(shí)現(xiàn)寬帶線性化的強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)微波光子鏈路。但該技術(shù)無法直接用于實(shí)現(xiàn)高階(2階單邊帶和3階單邊帶)調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生，同樣地，該技術(shù)更無法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)光頻率梳的產(chǎn)生，特別是無法實(shí)現(xiàn)頻率間隔達(dá)到50GHz以上的光頻率梳產(chǎn)生。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種高階單邊帶光電調(diào)制器，能夠?qū)崿F(xiàn)二階單邊帶調(diào)制以及三階單邊帶調(diào)制，用于產(chǎn)生具有更大頻率間隔的光頻率梳，在WDM通信系統(tǒng)以及光頻域反射計(jì)中能體現(xiàn)出良好的性能。
[0007]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型涉及一種高階單邊帶光電調(diào)制器，由兩個(gè)并聯(lián)支路構(gòu)成，其中:第一支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM、帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM和90°移相器，第二支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM和帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM，通過調(diào)整六路電信號(hào)的相對(duì)相差和射頻信號(hào)的強(qiáng)度獲得相應(yīng)的二階單邊帶調(diào)制效果。
[0009]所述的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM包括:一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的子支路以及一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器串聯(lián)光學(xué)相位調(diào)制器構(gòu)成的子支路并聯(lián)而成。
[0010]所述的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM中優(yōu)選進(jìn)一步設(shè)有一并聯(lián)光路，從而構(gòu)成三叉馬赫增德爾干涉儀。
[0011]所述的帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM包括:一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的子支路以及一個(gè)光學(xué)相位調(diào)制器構(gòu)成的子支路并聯(lián)而成。
[0012]所述的高階單邊帶光電調(diào)制器的輸入端與窄線寬激光器相連，該窄線寬激光器輸出的激光源波長(zhǎng)為155.52nm，功率為OdBm。
[0013]所述的馬赫增德爾強(qiáng)度調(diào)制器帶寬超過30GHz。
[0014]所述的光學(xué)相位調(diào)制器用于引入特定的附加相位，插入損耗不超過3dB。
[0015]所述的射頻信號(hào)發(fā)生器用于驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度調(diào)制器，產(chǎn)生正弦信號(hào)帶寬最大超過25GHz。
[0016]所述的電學(xué)移相器用于對(duì)電信號(hào)移相使得各路電信號(hào)具有固定的相對(duì)相位差。
[0017]技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能夠直接基于射頻信號(hào)的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高階單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生、能夠突破在高速射頻信號(hào)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)頻率間隔增大2倍甚至3倍的高質(zhì)量光頻率梳，從而能夠突破電子瓶頸對(duì)光頻率梳產(chǎn)生的頻率間隔限制。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有單邊帶調(diào)制的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為循環(huán)移頻器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:TL為窄線寬激光器、SSB為單邊帶調(diào)制器、BPF為光帶通濾波器、EDFA為摻鉺光纖放大器。
[0022]圖3為實(shí)施例中二階單邊帶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為實(shí)施例中三階單邊帶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為實(shí)施例中二階單邊帶光譜圖。
[0025]圖6為實(shí)施例中二階單邊帶構(gòu)成的循環(huán)移頻器光譜圖，載波頻率間隔被提高了一倍。
[0026]圖7為插入損耗和邊帶抑制比的關(guān)系圖。
[0027]圖8為實(shí)施例1效果示意圖。
[0028]圖9為實(shí)施例中載波分量光譜圖。
[0029]圖10為實(shí)施例中二階單邊帶光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。以下實(shí)施例在VPItransmiss1nMaker平臺(tái)進(jìn)行仿真計(jì)算得到。
[0031]實(shí)施例1
[0032]如圖3所示，本實(shí)施例涉及一種高階單邊帶光電調(diào)制器，由兩個(gè)并聯(lián)支路構(gòu)成，其中:第一支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM、帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM和90°移相器，第二支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM和帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM，通過調(diào)整六路電信號(hào)的相對(duì)相差和射頻信號(hào)的強(qiáng)度獲得相應(yīng)的二階單邊帶調(diào)制效果。
[0033]所述的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM包括:一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的子支路以及一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器串聯(lián)光學(xué)相位調(diào)制器構(gòu)成的子支路并聯(lián)而成。
[0034]所述的帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM包括:一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的子支路以及一個(gè)光學(xué)相位調(diào)制器構(gòu)成的子支路并聯(lián)而成。
[0035]所述的高階單邊帶光電調(diào)制器的輸入端與窄線寬激光器相連，該窄線寬激光器輸出的激光源波長(zhǎng)為155.52nm，功率為OdBm。
[0036]本實(shí)施例中射頻信號(hào)頻率為1GHz。當(dāng)射頻信號(hào)強(qiáng)度為調(diào)制器半波電壓的0.08倍時(shí)，得到的二階單邊帶調(diào)制的邊帶抑制比超過40dB，載波的光損耗為56dB，圖4為調(diào)制后的光譜圖；實(shí)施例中調(diào)高射頻信號(hào)強(qiáng)度，在邊帶抑制比降低同時(shí)，可以獲得較小的功率損耗；
[0037]當(dāng)調(diào)整射頻信號(hào)的強(qiáng)度為調(diào)制器半波電壓的0.2倍時(shí)，獲得插入損耗為27dB，相應(yīng)的邊帶抑制比為17dB，圖5為調(diào)制后的光譜圖。
[0038]如圖6所示，經(jīng)過多次改變射頻信號(hào)的強(qiáng)度，獲得了二階單邊帶調(diào)制器的插入損耗和邊帶抑制比的關(guān)系圖。
[0039]本實(shí)施例根據(jù)圖2的結(jié)構(gòu)，采用具有33dB的邊帶抑制比的二階單邊帶調(diào)制器作為移頻器件，其中射頻信號(hào)的頻率為25GHz，獲得的光頻率梳間隔為50GHz，相應(yīng)的光譜圖見圖7。
[0040]實(shí)施例2
[0041]如圖4所示，本實(shí)施例采用兩個(gè)三叉馬赫增德爾干涉儀替換實(shí)施例1中的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM，并且與兩個(gè)帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM進(jìn)行相應(yīng)的連接，通過調(diào)整六路電信號(hào)的相對(duì)相差和射頻信號(hào)的強(qiáng)度來獲得相應(yīng)的三階單邊帶調(diào)制效果。
[0042]所述的三叉馬赫增德爾干涉儀包括:一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的子支路、一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器串聯(lián)光學(xué)相位調(diào)制器構(gòu)成的子支路以及一個(gè)直連光路并聯(lián)而成。
[0043]所述的高階單邊帶光電調(diào)制器的輸入端與窄線寬激光器相連，該窄線寬激光器輸出的激光源波長(zhǎng)為155.52nm，功率為OdBm。
[0044]本實(shí)施例中射頻信號(hào)頻率為10GHz，為達(dá)到三階單邊帶調(diào)制的效果，在三分支的馬赫增德爾干涉儀的輸出端口必須有三個(gè)等強(qiáng)度的載波分量，如圖9所示。
[0045]當(dāng)射頻信號(hào)強(qiáng)度為調(diào)制器半波電壓的0.08倍時(shí)，得到的二階單邊帶調(diào)制的邊帶抑制比超過40dB，載波的光損耗為46dB，如圖10所示。
[0046]本實(shí)施例通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)馬赫增德爾調(diào)制器的射頻信號(hào)的強(qiáng)度，獲得三階單邊帶調(diào)制的插入損耗和邊帶抑制比的關(guān)系，如圖7所示，在一定范圍內(nèi)，隨著邊帶抑制比的增加，插入損耗也呈現(xiàn)線性增加的趨勢(shì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高階單邊帶光電調(diào)制器，其特征在于，由兩個(gè)并聯(lián)支路構(gòu)成，其中:第一支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM、帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM和90°移相器，第二支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM和帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM，通過調(diào)整六路電信號(hào)的相對(duì)相差和射頻信號(hào)的強(qiáng)度獲得相應(yīng)的二階單邊帶調(diào)制效果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階單邊帶光電調(diào)制器，其特征是，所述的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM包括:一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的子支路以及一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器串聯(lián)光學(xué)相位調(diào)制器構(gòu)成的子支路并聯(lián)而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階單邊帶光電調(diào)制器，其特征是，所述的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM中設(shè)有一并聯(lián)光路，從而構(gòu)成三叉馬赫增德爾干涉儀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階單邊帶光電調(diào)制器，其特征是，所述的帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM包括:一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的子支路以及一個(gè)光學(xué)相位調(diào)制器構(gòu)成的子支路并聯(lián)而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階單邊帶光電調(diào)制器，其特征是，所述的高階單邊帶光電調(diào)制器的輸入端與窄線寬激光器相連，該窄線寬激光器輸出的激光源波長(zhǎng)為155.52nm，功率為OdBm。
【專利摘要】一種微波通信領(lǐng)域的高階單邊帶光電調(diào)制器，由兩個(gè)并聯(lián)支路構(gòu)成，其中：第一支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM、帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM和90°移相器，第二支路包括依次連接的帶有雙驅(qū)動(dòng)的MZM和帶有單驅(qū)動(dòng)的MZM，通過調(diào)整六路電信號(hào)的相對(duì)相差和射頻信號(hào)的強(qiáng)度獲得相應(yīng)的二階單邊帶調(diào)制效果。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)二階單邊帶調(diào)制以及三階單邊帶調(diào)制，用于產(chǎn)生具有更大頻率間隔的光頻率梳，在WDM通信系統(tǒng)以及光頻域反射計(jì)中能體現(xiàn)出良好的性能。
【IPC分類】H04B10/66, H04B10/548
【公開號(hào)】CN204697064
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520403604
【發(fā)明人】何祖源, 杜江兵, 馬麟
【申請(qǐng)人】上海南明光纖技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日