基于正交且相位相關(guān)光載波的光子學(xué)微波混頻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光子學(xué)微波混頻裝置，包括：正交且相位相關(guān)光載波發(fā)生器，用于提供正交且相位相關(guān)的兩種光載波；偏振敏感型光電調(diào)制器，其接收所述兩種光載波，使得所述第一種光載波的偏振方向與其調(diào)制主軸方向?qū)R，使得所述第二種光載波的偏振方向與其調(diào)制主軸方向垂直；其還加載I路基帶電信號(hào)和Q路基帶電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一種光載波的光域混頻；偏振分束器，其用于將處于正交方向的第一種光載波和第二種光載波在同一方向的能量分量濾出并輸出光電探測(cè)器，其用于接收從偏振分束器輸出的兩種光載波，并將第一種光載波和第二中光載波的差頻成分轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)并輸出。
【專利說(shuō)明】基于正交且相位相關(guān)光載波的光子學(xué)微波混頻裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波光子學(xué)及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說(shuō)是一種基于正交且相位相關(guān)光載波的光子學(xué)微波混頻裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]多媒體服務(wù)的豐富化致使人們對(duì)未來(lái)光及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的接入速率的強(qiáng)烈需求。而光纖天然的寬帶低損特性使其成為接入網(wǎng)絡(luò)中極佳物理媒介。為了充分利用其超高的帶寬，高頻譜利用率的信號(hào)調(diào)制格式在光域上的調(diào)制及解調(diào)問(wèn)題成為學(xué)界及工業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。由于光電探測(cè)器只能感應(yīng)光強(qiáng)度信息，此類高階格式信號(hào)的相位信息不能被直接探測(cè)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。目前，相干探測(cè)成為解決此問(wèn)題的唯一手段。在該類型的探測(cè)方法中，一束穩(wěn)定的未攜帶任何信息的連續(xù)光作為本振光與攜帶信息的信號(hào)光被同時(shí)注入至光電探測(cè)器中。經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，原載于信號(hào)光上的信息，將下變頻到射頻或基頻頻段，進(jìn)而進(jìn)行高階調(diào)制格式的數(shù)字解調(diào)。當(dāng)信號(hào)光與本振光為頻率差不為零時(shí)，我們稱之為“外差探測(cè)”。否貝U，我們將其稱之為“零差探測(cè)”。前者被視為可在光載無(wú)線電系統(tǒng)，及相干光無(wú)源網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。然而，相干探測(cè)方式的最大問(wèn)題來(lái)源于信號(hào)光與本振光之間相位的隨機(jī)起伏。該起伏將導(dǎo)致極大的相位噪聲存在于待解調(diào)信號(hào)之中。目前，有兩種途徑來(lái)緩解這一問(wèn)題:第一，應(yīng)用線寬極窄的激光器作為光源來(lái)降低噪聲；第二，在解調(diào)過(guò)程中，依賴基于數(shù)字信號(hào)處理的相位估計(jì)算法進(jìn)行相位補(bǔ)償。然而，高昂的成本及功耗，以及有限的性能優(yōu)化使得該類方法難于廣泛的應(yīng)用于未來(lái)的接入網(wǎng)絡(luò)。而徹底解決該問(wèn)題的中心議題為:如何在信號(hào)混頻過(guò)程中，避免信號(hào)光與本振光信號(hào)的相位相關(guān)性保持完好。
[0003]綜上所述，為了解決上述面臨的技術(shù)瓶頸，搭建泛在的、低功耗的、高性能的光及無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，目前迫切需要一種可實(shí)現(xiàn)相位穩(wěn)定輸出的光子學(xué)微波混頻器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有光子學(xué)微波混頻裝置的光相位隨機(jī)起伏的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明公開(kāi)了一種光子學(xué)微波混頻裝置，包括:
[0006]正交且相位相關(guān)光載波發(fā)生器，用于提供正交且相位相關(guān)的兩種光載波；
[0007]偏振敏感型光電調(diào)制器，其接收所述兩種光載波，使得所述第一種光載波的偏振方向與其調(diào)制主軸方向?qū)R，使得所述第二種光載波的偏振方向與其調(diào)制主軸方向垂直；其還加載I路基帶電信號(hào)和Q路基帶電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一種光載波的光域混頻；
[0008]偏振分束器，其用于將處于正交方向的第一種光載波和第二種光載波在同一方向的能量分量濾出并輸出
[0009]光電探測(cè)器，其用于接收從偏振分束器輸出的兩種光載波，并將第一種光載波和第二中光載波的差頻成分轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)并輸出。
[0010]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0011]該基于正交且相位相關(guān)光載波的光子學(xué)微波混頻裝置可徹底避免本振光與信號(hào)光的相位隨機(jī)起伏的問(wèn)題，進(jìn)而避免昂貴的窄線寬激光器及復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在光及無(wú)線接入網(wǎng)中的應(yīng)用，大幅度降低接入網(wǎng)光及射頻接收單元的成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明中基于正交且相位相關(guān)光載波的光子學(xué)微波混頻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]請(qǐng)參閱圖1所示，一種基于正交且相位相關(guān)光載波的光子學(xué)微波混頻裝置，包括:
[0015]—正交且相位相關(guān)光載波發(fā)生器a,用于提供正交且相位相關(guān)的兩種光載波,其波長(zhǎng)分別為^和λ 2，其偏振正交，其相位相關(guān)，其頻率間隔為f，波長(zhǎng)為λ i的光載波為信號(hào)光，波長(zhǎng)為λ 2的光載波為本振參考光；
[0016]一偏振控制裝置b，與正交且相位相關(guān)光載波發(fā)生器a的輸出端保偏連接，用于控制正交且相位相關(guān)光載波發(fā)生器a的輸出的正交且相位相關(guān)光載波的偏振方向。
[0017]一偏振敏感型光電調(diào)制器C，其可以是雙平衡馬赫曾德?tīng)柟怆娬{(diào)制器，也可是導(dǎo)頻型矢量光電調(diào)制器，其光輸入端口 I與偏振控制裝置b的輸出端保偏連接，以保證當(dāng)光載波進(jìn)入偏振敏感型光電調(diào)制器c時(shí),信號(hào)光偏振方向與偏振敏感型光電調(diào)制器c的調(diào)制主軸方向?qū)R，而本振參考光與偏振敏感型光電調(diào)制器C的調(diào)制主軸方向垂直；偏振敏感型光電調(diào)制器C的電輸入口 3，4分別用于加載I路基帶電信號(hào)和Q路基帶電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)只對(duì)波長(zhǎng)為λ I的信號(hào)光的光域混頻；
[0018]—光軸與保偏光纖慢軸夾角為45度的偏振分束器d,其輸入端與偏振敏感型光電調(diào)制器c的光輸出端口 2保偏連接,用于將處于正交方向的信號(hào)光與本振參考光在同一方向的能量分量濾出；
[0019]—高帶寬光電探測(cè)器e,其光輸入端與光軸與保偏光纖慢軸夾角為45度的光起偏器d的輸出端連接,用于將偏振分束器d輸出的信號(hào)光與本振參考光的差頻成分轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)，此微波信號(hào)的頻率與信號(hào)光和本振參考光的頻率間隔相等，其電輸出端口用于輸出被混頻的微波信號(hào)；
[0020]調(diào)節(jié)偏振敏感型光電調(diào)制器c的偏置電壓，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制格式的轉(zhuǎn)換。當(dāng)偏振電壓置于傳輸最小點(diǎn)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)相移鍵控調(diào)制，降低或升高電壓，可實(shí)現(xiàn)幅移鍵控和開(kāi)關(guān)鍵控調(diào)制，當(dāng)偏置電壓置于線性區(qū)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)正交頻分復(fù)用基帶信號(hào)的上變頻。
[0021]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)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(shuō)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】
1.一種光子學(xué)微波混頻裝置，包括: 正交且相位相關(guān)光載波發(fā)生器，用于提供正交且相位相關(guān)的兩種光載波； 偏振敏感型光電調(diào)制器，其接收所述兩種光載波，使得所述第一種光載波的偏振方向與其調(diào)制主軸方向?qū)R，使得所述第二種光載波的偏振方向與其調(diào)制主軸方向垂直；其還加載I路基帶電信號(hào)和Q路基帶電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一種光載波的光域混頻； 偏振分束器，其用于將處于正交方向的第一種光載波和第二種光載波在同一方向的能量分量濾出并輸出 光電探測(cè)器，其用于接收從偏振分束器輸出的兩種光載波，并將第一種光載波和第二中光載波的差頻成分轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子學(xué)微波混頻裝置，其中所述偏振敏感型光電調(diào)制器可以是雙平衡馬赫曾德?tīng)柟怆娬{(diào)制器，也可以是導(dǎo)頻型矢量光電調(diào)制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子學(xué)微波混頻裝置，其中，通過(guò)調(diào)節(jié)偏振敏感型光電調(diào)制器的偏置電壓，實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制格式的轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子學(xué)微波混頻裝置，其中，所述光起偏器的光軸與保偏光纖慢軸夾角為45度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子學(xué)微波混頻裝置，其中，所述第一種光載波為信號(hào)光，所述第二種光載波為本振參考光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子學(xué)微波混頻裝置，其中，所述第一種光載波和第二中光載波的波長(zhǎng)不同，頻率間隔與所述微波信號(hào)的頻率相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子學(xué)微波混頻裝置，其還包括:偏振控制器，用于控制所述光載波發(fā)生器輸出的兩種光載波的偏振方向，并輸出至偏振敏感型光電調(diào)制器。
【文檔編號(hào)】H04B10/2575GK104202093SQ201410468739
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】鄭建宇, 祝寧華, 劉建國(guó), 孫文惠 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所