光毫米波信号生成中倍频技术方案的研究

发布时间：2020-02-10 05:13

【摘要】：光载射频通信是融合光通信与微波通信于一体的一种通信技术,它是研究光子信号和微波信号相互作用的一门学科。光载射频通信充分利用光纤通信超带宽,低损耗以及抗电磁干扰等优势,满足了下一代宽带无线接入的需求。光载射频通信系统中的关键技术就是光生毫米波。本论文研究的重点是基于外调制器技术,运用倍频方案实现光生毫米波信号的方法,并结合四波混频效应,受激布里渊散射以及萨格纳克环等光学非线性作用产生不同倍频因子的光生毫米波信号。首先,本文分析了电光调制的物理基础以及基本原理。随后关于马赫-曾德尔调制器MZM的工作原理进行了介绍,并阐述了DSB,SSB,OCS-DSB这三种基本调制方式,并给出了OSSR,RFSSR, CNR和相位噪声这四个性能指标的定义。其次,基于双平行马赫-曾德尔电光外调制器DPMZM,本文提出了两个实现光学八倍频毫米波信号生成方案和一个实现光学十四倍频毫米波信号生成方案。仿真结果表明：在没有任何光的和电的滤波器的情况下,级联DPMZM八倍频方案光谐波抑制比OSSR达到28dB,电谐波抑制比RFSSR达到23.5dB;并联DPMZ八倍频方案最佳光谐波抑制比OSSR达到20.5dB,电谐波抑制比RFSSR达到41dB；并联DPMZ十四倍频方案光谐波抑制比OSSR达到48dB,电谐波抑制比RFSSR达到33.6dB。然后,论文实验研究了一种以DPMZM为主,萨格纳克环为辅的结构来实现光学八倍频毫米波信号的生成。在没有任何电的和光的滤波器的条件下,实现了3GHz的八倍频实验。OSSR可以达到18.4dB, RFSSR可以达到16.1dB,相位噪声为-83.8dBc/Hz@1KHz,满足相位噪声恶化理论值。由于该方案不需要任何滤波器,因此有很好的调谐性,实验同时完成了6GHz,6.3GHz,6.6GHz,6.9GHz四个不同频率的八倍频毫米波信号生成实验。最后,论文给出了基于四波混频效应和受激布里渊散射效应实现光学十八倍频和光学六倍频的毫米波信号生成方案。十八倍频方案中,在环路中不断的利用SOA的四波混频效应产生更高次谐波,并通过FBG(其中用到了偏振特性进行滤波)滤出需要的边带,实现光学十八倍频毫米波信号生成。随后结合外调制器,SOA的四波混频效应,受激布里渊散射的偏振扑拉效应实现了光学六倍频毫米波信号,并通过VPI仿真平台进行了验证。
【图文】：

示意图,外调制器,马赫,示意图

统中采用外调制。当前应用最钢饥的就是马赫－曾德尔调制器ＭＺＭ。由于Ｅ嗽比较大，所Ｗ在毫米波链路中多采用ＭＺＭ。逡逑１）妮酸堘ＭＺＭ调制器的原理逡逑上面的介绍中，，可Ｗ得知，当施加电信号于电光材料时，电光材料内部的会发生变化，可利用此特性来实现电光调制。当电光晶体材料的折射率Ａｎ邋＝邋ａＥ，这里只考虑一阶电光效应，当光波进入银酸堘波导，传输距离，正交偏振方向上的两束光波的相位差为；逡逑＾＜２＞邋＝r-么打左逦式（１＿３）＞１／邋０逡逑其中，Ａ为光载波波长。将式（１－２）带入得：逡逑冗ｒ？逡逑二下地Ｌ逦式（１－４）NB。逡逑由此可＾得出正交偏振的两束光的相位差与外加电场成正比，当Ａ＾＾＝ｉ化＾逡逑电信号电压值称为电光调制器的半波电压Ｋ。。逡逑电

示意图,外调制器,相位调制器,消光比

光波导逦３逡逑图１．６马赫－曾德尔外调制器示意图逡逑目前最常用的马赫曾德尔调制器，它消光比很高，可达到４０ｄＢＷ上；插入逡逑损耗也较低；调制带宽在７０ＧＨｚ邋Ｗ上，因而在通信系统中得到了广泛的应用，是逡逑光通信系统中的关键光学器件。马赫曾德尔强度调制器就是巧两个相位调制器集逡逑成而来的，两个相位调制器集成于一个马赫曾德尔干涉仪架构中，如图１．６所示，逡逑是常用的马赫曾德尔外调制器的结构。主要构成部分是两个Ｙ型波导，制作于波逡逑导上的电驱动接口，首尾用于导入光信号的尾纤。光波信号经过光纤进入第一个Ｙ逡逑型波导，两路光信号在经过两个波导之后于第二个Ｙ型波导的汇合处汇合。逡逑如果制作工艺精准，两路光功率相等，即消光比理想。由于两路光波在经过逡逑各自的波导时
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.1;TN925

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