基于光谱整形的三角波生成方法

发布时间：2021-08-25 20:25

　　受电子瓶颈限制,电子信号发生器难以合成高速波形。微波光子学具有大带宽等优点,在宽带、高速波形生成方面有独有的优势。文章提出了一种基于光谱整形的三角波生成方法,通过傅里叶域光处理器灵活的控制光学频率梳中各个光边带的幅度和相位关系,经光电探测后可以直接得到三角波波形。灵活调整光边带相位的能力使得该方案可以补偿光纤色散,这意味该系统支持三角波波形的光纤传输。实验结果表明,该方案可以生成10 GHz重复频率的高速三角波波形,并成功实现了25km光纤传输。本方案使用了无需偏压控制的相位调制器,且避免了RF电桥等带宽受限的微波器件,生成的波形的带宽仅受调制器和光电探测器的限制。 

【文章来源】：空间电子技术. 2020,17(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

基于光谱整形的三角波生成器原理图

首先用光谱仪观测经相位调制器后的信号,光谱如图2中的红色实线所示。可以看出输出信号为包含了一系列的光边带的光频梳,这是符合我们预期的。实验中Waveshaper的分辨率为1 GHz,经测试其最窄处理通带约为10 GHz,这也是选择射频信号为10GHz的原因。经处理后的光信号如图2中的黑色实线所示,可以看出已成功的得到载波、正一阶边带和负三阶边带。这里提到的正负指的是频谱上的正负,因此与图中的方向刚好相反。比较处理前后的光谱可以看出,光信号衰减明显,这是实验仪器光接头的磨损导致。经PD后可以得到三角波信号,其时域波形如图3所示。对示波器采集的原始数据进行去直流和归一化处理,如图3中的黑实心圆所示。以这组为参考,利用最小二乘法得到三角波的理想曲线。经过计算均方误差(Root-Mean-Square Error,RMSE)为0.057。采集更多的数据,采用Periodogram方法对该数据进行功率谱估计,得到信号的电频谱图,如图4所示,可以观测到一阶和三阶的功率比为19.6 dB,与理论值19.1 dB相近。频谱中同样存在二阶,这是因为光处理器的抑制比受限,不能完全抑制不想要的光边带,这个可以从图2的光谱图中看出。

经PD后可以得到三角波信号,其时域波形如图3所示。对示波器采集的原始数据进行去直流和归一化处理,如图3中的黑实心圆所示。以这组为参考,利用最小二乘法得到三角波的理想曲线。经过计算均方误差(Root-Mean-Square Error,RMSE)为0.057。采集更多的数据,采用Periodogram方法对该数据进行功率谱估计,得到信号的电频谱图,如图4所示,可以观测到一阶和三阶的功率比为19.6 dB,与理论值19.1 dB相近。频谱中同样存在二阶,这是因为光处理器的抑制比受限,不能完全抑制不想要的光边带,这个可以从图2的光谱图中看出。图4 生成的三角波电谱图


本文编号：3362797