本發(fā)明涉及一種信號調(diào)制反射放大功能模塊及其實(shí)現(xiàn)方法，尤其是涉及了一種基于RSOA(反射式半導(dǎo)體光放大器)的高速可放大逆向調(diào)制反射模塊及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

隨著手機(jī)、電腦等通信設(shè)備的日益普及和空間信息技術(shù)的急速發(fā)展，人們對高速無線信息安全傳輸?shù)男枨笱杆僭鲩L。自由空間光通信技術(shù)有許多潛在的優(yōu)勢，例如安全性高、抗干擾能力強(qiáng)、帶寬高和光譜利用率高等，已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備和基站(飛機(jī)、衛(wèi)星和地面平臺等)之間的信息傳輸系統(tǒng)。然而，傳統(tǒng)高精度的有源自由空間光系統(tǒng)通常具有體積重量大、裝置復(fù)雜和功耗高等缺點(diǎn)，對有嚴(yán)格負(fù)載要求和能耗限制的終端裝置是一種極大的挑戰(zhàn)。逆向調(diào)制反射模塊作為一種有競爭力的終端裝置，結(jié)合光學(xué)后向反射器和調(diào)制器，把調(diào)制后的光信號直接反射到信號發(fā)射端，將大部分的重量和功耗轉(zhuǎn)移到自由空間光通信系統(tǒng)的基站上，能有效的解決自由空間光通信的應(yīng)用限制，因而利用逆向調(diào)制發(fā)射模塊實(shí)現(xiàn)自由空間光通信，減小終端裝置的體積和技術(shù)復(fù)雜度已經(jīng)成為一個(gè)重要的趨勢。

現(xiàn)有的逆向調(diào)制方案包括受抑全內(nèi)反射器、電光相位調(diào)制器、液晶調(diào)制器和多量子阱器件等，這些方案的調(diào)制和反射元件都是離散的且體積較大，調(diào)制速率相對較低。作為一種信號處理裝置，集成型的反射式半導(dǎo)體光放大器具有體積小、重量輕、光功率放大、共線光路和調(diào)制速率高等優(yōu)點(diǎn)，可以同時(shí)擔(dān)當(dāng)反射器、調(diào)制器和放大器的角色。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于RSOA的高速可放大逆向調(diào)制反射模塊及實(shí)現(xiàn)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)入射光的逆向調(diào)制反射。

本發(fā)明利用反射式半導(dǎo)體光放大器的高速調(diào)制、增益和反射特性，配合光學(xué)天線和空間-光纖耦合，即可實(shí)現(xiàn)高速可放大的逆向調(diào)制反射的功能，對實(shí)現(xiàn)高速長距離自由空間通信具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一、一種基于RSOA的高速可放大逆向調(diào)制反射模塊：

包括光學(xué)天線、空間-光纖耦合裝置、信號源、反射式半導(dǎo)體光放大器；光學(xué)天線和空間-光纖耦合裝置通過空間光耦合連接，空間-光纖耦合裝置和反射式半導(dǎo)體光放大器的光輸入端通過光纖連接，反射式半導(dǎo)體光放大器的電輸入端和信號源通過電纜連接，利用反射式半導(dǎo)體光放大器的高速調(diào)制、增益和反射特性對待傳輸信號進(jìn)行處理。

所述光學(xué)天線從自由空間接收的光載波經(jīng)空間-光纖耦合裝置耦合入射到反射式半導(dǎo)體光放大器中，通過反射式半導(dǎo)體光放大器將信號源發(fā)出的電信號調(diào)制到來自空間-光纖耦合裝置的光信號上，放大后反射回空間-光纖耦合裝置，再經(jīng)空間-光纖耦合裝置耦合回自由空間，經(jīng)光學(xué)天線逆向回射，由此實(shí)現(xiàn)高速長距離自由空間通信。

本發(fā)明利用反射式半導(dǎo)體光放大器的高速調(diào)制、增益和反射特性，配合光學(xué)天線和空間-光纖耦合，實(shí)現(xiàn)高速可放大逆向調(diào)制反射模塊的功能。

二、一種基于RSOA的高速可放大逆向調(diào)制反射方法：

將從自由空間接收的光載波入射到反射式半導(dǎo)體光放大器中，同時(shí)將數(shù)字信號加載到反射式半導(dǎo)體光放大器中，通過反射式半導(dǎo)體光放大器將數(shù)字調(diào)制電信號調(diào)制到光載波的光信號上，放大后逆向反射回光載波原入射端口，由此實(shí)現(xiàn)高速長距離自由空間通信。

本發(fā)明的傳輸速率由反射式半導(dǎo)體光放大器自身的最高調(diào)制速率決定，反射式半導(dǎo)體光放大器一般的最高調(diào)制速率至少能夠達(dá)到每秒吉比特，因此使得本發(fā)明相比現(xiàn)有調(diào)制、放大、反射獨(dú)立依次處理的結(jié)構(gòu)模塊和方式(現(xiàn)有這種結(jié)構(gòu)的傳輸速率僅為每秒兆比特)提高了傳輸速率。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中只需要一個(gè)反射式半導(dǎo)體光放大器即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制、放大和反射功能，極大地提高了傳輸速率，調(diào)制信號傳輸速率可達(dá)每秒吉比特，無需外加放大器和反射裝置，從而極大的降低了終端裝置的功耗和復(fù)雜度，同時(shí)還減小了終端設(shè)備的體積和重量，為實(shí)現(xiàn)更小更快更遠(yuǎn)距離的自由空間通信具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本發(fā)明可用于高速可放大逆向調(diào)制反射式自由空間激光通信系統(tǒng)，降低逆向調(diào)制終端設(shè)備的體積和功耗，同時(shí)提高上行信號的傳輸速率和放大上行信號的功率，可滿足下一代高速大容量長距離的自由空間光信號傳輸?shù)男枰?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中逆向調(diào)制反射信號的眼圖。

圖中：1為光學(xué)天線，2為空間-光纖耦合裝置，3為信號源，4為反射式半導(dǎo)體光放大器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明的高速可放大逆向調(diào)制反射模塊包括光學(xué)天線1、空間-光纖耦合裝置2、信號源3、反射式半導(dǎo)體光放大器4。光學(xué)天線1從自由空間接收的光載波經(jīng)空間-光纖耦合裝置2耦合入射到反射式半導(dǎo)體光放大器4中，通過反射式半導(dǎo)體光放大器4將信號源3發(fā)出的電信號調(diào)制到來自空間-光纖耦合裝置2的光信號上，放大后反射回空間-光纖耦合裝置2，再經(jīng)空間-光纖耦合裝置2耦合回自由空間，經(jīng)光學(xué)天線1逆向回射，由此實(shí)現(xiàn)高速長距離自由空間通信。

在本發(fā)明中，光學(xué)天線可選用現(xiàn)有各種空間光準(zhǔn)直器件及系統(tǒng)，如透鏡、光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)等，空間-光纖耦合裝置、反射式半導(dǎo)體光放大器可選用各種商業(yè)元器件。

本發(fā)明裝置的信號光由光學(xué)天線1接收，信號經(jīng)空間-光纖耦合裝置2耦合入射到反射式半導(dǎo)體光放大器4，利用反射式半導(dǎo)體光放大器的高速調(diào)制、增益和反射特性，將信號源3發(fā)出的電信號調(diào)制到光信號上并放大后反射，反射的信號光再次通過空間-光纖耦合裝置2耦合到自由空間中，再由光學(xué)天線1逆向回射。

本發(fā)明的實(shí)施例如下：

按照上述的基于反射式半導(dǎo)體光放大器的高速可放大逆向調(diào)制反射模塊，利用波長為1550納米的空間激光信號，將該空間激光信號經(jīng)光學(xué)天線和空間-光纖耦合裝置耦合進(jìn)入光纖中，光纖與反射式半導(dǎo)體光放大器連接，輸入反射式半導(dǎo)體光放大器的光功率為-1.60dBm，信號源產(chǎn)生1.25吉比特/秒的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列用以模擬實(shí)際應(yīng)用中的調(diào)制信號，并加載到反射式半導(dǎo)體光放大器上調(diào)制為開關(guān)鍵控信號(OOK)，經(jīng)放大和反射后，輸出反射式半導(dǎo)體光放大器的開關(guān)鍵控信號光功率為2.42dBm，即光通過反射式半導(dǎo)體光放大器獲得了4.02dB的增益，調(diào)制的開關(guān)鍵控信號(OOK)進(jìn)入空間-光纖耦合裝置耦合到自由空間，再由光學(xué)天線逆向回射，在空間激光信號發(fā)射端接收并用光電探測器探測，實(shí)驗(yàn)中測得的經(jīng)過自由空間傳輸?shù)男盘栄蹐D如圖2所示。

本發(fā)明實(shí)施例的反射式半導(dǎo)體光放大器的型號為SOA-RL-OEC-1550，體積為12厘米×15厘米×3厘米、重量約200克，由于其自身的調(diào)制速率在1.25每秒吉比特左右，因此本實(shí)施例能達(dá)到的最大傳輸速率也在1.25每秒吉比特左右。但具體實(shí)際操作中可以采用更高速率的反射式半導(dǎo)體光放大器，因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的最大傳輸速率不限于此。

由此可見，本發(fā)明技術(shù)效果顯著，可實(shí)現(xiàn)逆向調(diào)制反射的功能，具有高速可放大的特點(diǎn)，降低逆向調(diào)制終端設(shè)備的體積和功耗，同時(shí)提高上行信號的傳輸速率和放大上行信號的功率。