一种基于交叉偏振调制实现全光微波上变频装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于交叉偏振调制实现全光微波上变频装置，包括：窄线宽激光器、第一偏振调制器、微波信号源、第一偏振控制器、第一光滤波器、环形器、偏振分束器、第三偏振控制器、第四偏振控制器、光耦合器、高非线性光纤、可调谐激光器、波形发生器、强度调制器、第二偏振控制器、起偏器、第二光滤波器、单模光纤、光电探测器、电放大器、电混频器、低通滤波器。本发明专利技术要解决光载射频系统中基带数据信号上变频以及克服色散引起的微波功率随微波频率的变化以及传播长度的变化引起微波功率的周期性衰减的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波光子学领域，更具体的说是一种基于交叉偏振调制实现全光微波上变频装置。
技术介绍
为了满足用户对移动数据业务以及多媒体大数据业务需求，光载射频技术应运而生。光载射频技术融合了无线通信技术的灵活优势以及光纤通信技术的宽带低损耗优势，以模拟光纤链路代替金属导线或者大气来传送高频信号，从而大大的扩大了基站的覆盖范围、降低了无线通信网络建设的成本。使用模拟光纤链路传输射频信号解决了高频信号的传输问题以及成本问题，同时也具有显著的优点，如传输损耗小、传输带宽大以及不受电磁干扰。光载射频链路首先通过光纤将射频信号从中心站传送到基站成为下行链路，然后将射频信号从基站传输到中心站称为上行链路。上变频技术是光载射频的关键技术之一，光纤传输射频信号从中心站发射到基站，首先要上变频，然后在基站再下变频，其功能主要是将基带数据信号上变频到高频信号上，从而提高通信系统的传输速率，减小通信系统的传输压力。因而，研究稳定的、快速的上变频的技术是光载射频技术的重中之重。目前，上变频技术大部分采用电光调制器，这就不可避免的需要电光转化，从而上变频的响应速度慢，并且调制器的带宽严重的限制了上变频的工作频率。因此，为了解决上变频技术面临的难点，满足光载射频中对上变频技术的需求，本专利提出基于交叉偏振调制实现全光微波上变频。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种基于交叉偏振调制实现全光微波上变频>装置，该装置包括：窄线宽激光器，其用于提供探测光；第一偏振调制器，其用于根据微波信号调制探测光信号的偏振态，并输出调制后的光载波信号和调制边带信号，且所述光载波信号和调制边带信号的偏振态相互垂直；微波信号源，其用于向所述偏振调制器输出所述微波信号；第一偏振控制器，其用于调节所述光载波信号和调制边带信号的偏振态；第一滤波器，其用于滤除所述光载波信号的下边带以及所述调制边带信号中+2阶边带以上的信号，输出光载波信号和+1阶调制边带信号；环形器，其用于将从光滤波器输出的光载波信号和+1阶调制边带信号输出至偏振分束器，并将从偏振分束器输出的环输出光输出至第二偏振控制器；偏振分束器7，其用于将偏振态相互垂直的所述光载波信号和+1阶调制边带信号分离，并分别进入sagnac环的顺时针方向和逆时针方向，同时将经过所述sagnac环后的环输出光输出；第三偏振控制器，其用于控制进入sagnac环的顺时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号的偏振态，使得其功率最大；第四偏振控制器，其用于控制进入sagnac环的逆时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号的偏振态，使得其功率最大；光耦合器，其用于将控制光信号和进入sagnac环的逆时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号合束；高非线性光纤，其用于将合束后的制光信号和进入sagnac环的顺时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号进行交叉偏振调制，以将顺时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号上加载所述基带数据信号；可调谐激光器，其用于产生控制光信号；波形发生器，其用于输出上变频的基带数据信号；强度调制器，其根据所述上变频的基带数据信号对所述控制光信号进行调制，以将所述上变频的基带数据信号加载在所述控制光信号上；第二偏振控制器，其用于调节所述环输出光中的所述光载波信号和+1阶调制边带信号，使其功率一致；起偏器，其用于将经过所述第二偏振控制器的所述光载波信号和+1阶调制边带信号投影到同一个偏振方向上；第二滤波器，其用于滤除经过起偏器后的环输出光中的控制光信号；单模光纤，其用于传输经过第二滤波器后的环输出光中的所述光载波信号和+1阶调制边带信号；光电探测器21，其用于将从单面光纤传输的所述光载波信号和+1阶调制边带信号转换为电信号；电放大器，其用于放大所述电信号；电混频器，其用于将所述电信号中高频副载波上携带的基带数据信号混频到中频副载波上；低通滤波器，用于滤除混频之后的高频分量。本专利技术基于高非线性光纤中的交叉偏振调制，使得控制光信号和顺时针传播的探测光信号同向传输，并且当二者偏振方向相互平行时，该探测光信号将经历交叉偏振调制；控制光信号与逆时针方向传播的探测光信号相向传输，并且二者偏振方向相互垂直，该探测光信号不会经历交叉偏振调制的作用。交叉偏振调制的顺时针传播的探测光信号和逆时针传播的探测光信号经过偏振合束器合束，然后经过起偏器投影到同一个偏振方向上，进行传输。本专利技术要解决光载射频系统中基带数据信号上变频以及克服色散引起的微波功率随微波频率的变化以及传播长度的变化引起微波功率的周期性衰减的问题。从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的基于交叉偏振调制和Sagnac环实现全光微波上变频的装置，由于采用全光信号处理的方案充分利用了高非线性光纤的交叉偏制效应，所以克服了传统电子学方法在带宽、重量、体积、电磁干扰等方面的劣势。该基于交叉偏振调制的全光微波信号上变频的系统结构简单、全光信号处理可实现任何频率的上变频，不需要调制器额外的电光转化，响应速度快(达到ns量级)、采用单边带调制克服色散诱导的载波周期性衰减的问题。由于采用全光的方法以及Sagnac环路实现微波信号上变频，顺时针和逆时针传播的光信号将经历相同的环境变化影响；同时全光的带宽与电光调制器的带宽相比几乎不受限制，故更换偏振调制器和窄线宽激光器为锁模激光器，用光滤波器滤出其中两个光分量，该方案可以上变频到太赫兹波段；该方案的相关器件都为市场可以购买的器件，故该方案可以实现实用化，结构稳定，成本低廉。附图说明图1是本专利技术中基于交叉偏振调制实现全光微波上变频装置的结构示意图；图2是本专利技术中基于交叉偏振调制实现全光微波上变频的原理示意图；图3是本专利技术中实现交叉偏振调制原理的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。图1示出了本专利技术提出的基于交叉偏振调制实现全光微波上变频装置的结构示意图，该装置包括：一窄线宽激光器1，其用于产生连续的探测光；偏振调制器2，其利用微波信号源3输出的微波信号对所述探测光信号的偏振态进行调制，并输出光载波探测光信号和调制边带探测光信号，且所述光载波探测光信号与调制边带探测光信号的偏振态相互垂直，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于交叉偏振调制实现全光微波上变频装置，包括：窄线宽激光器，其用于提供探测光；第一偏振调制器，其用于根据微波信号调制探测光信号的偏振态，并输出调制后的光载波信号和调制边带信号，且所述光载波信号和调制边带信号的偏振态相互垂直；微波信号源，其用于向所述偏振调制器输出所述微波信号；第一偏振控制器，其用于调节所述光载波信号和调制边带信号的偏振态；第一滤波器，其用于滤除所述光载波信号的下边带以及所述调制边带信号中+2阶边带以上的信号，输出光载波信号和+1阶调制边带信号；环形器，其用于将从光滤波器输出的光载波信号和+1阶调制边带信号输出至偏振分束器，并将从偏振分束器输出的环输出光输出至第二偏振控制器；偏振分束器，其用于将偏振态相互垂直的所述光载波信号和+1阶调制边带信号分离，并分别进入sagnac环的顺时针方向和逆时针方向，同时将经过所述sagnac环后的环输出光输出；第三偏振控制器，其用于控制进入sagnac环的顺时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号的偏振态，使得其功率最大；第四偏振控制器，其用于控制进入sagnac环的逆时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号的偏振态，使得其功率最大；光耦合器，其用于将控制光信号和进入sagnac环的逆时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号合束；高非线性光纤，其用于将合束后的制光信号和进入sagnac环的顺时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号进行交叉偏振调制，以将顺时针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号上加载所述基带数据信号；可调谐激光器，其用于产生控制光信号；波形发生器，其用于输出上变频的基带数据信号；强度调制器，其根据所述上变频的基带数据信号对所述控制光信号进行调制，以将所述上变频的基带数据信号加载在所述控制光信号上；第二偏振控制器，其用于调节所述环输出光中的所述光载波信号和+1阶调制边带信号，使其功率一致；起偏器，其用于将经过所述第二偏振控制器的所述光载波信号和+1阶调制边带信号投影到同一个偏振方向上；第二滤波器，其用于滤除经过起偏器后的环输出光中的控制光信号；单模光纤，其用于传输经过第二滤波器后的环输出光中的所述光载波信号和+1阶调制边带信号；光电探测器，其用于将从单面光纤传输的所述光载波信号和+1阶调制边带信号转换为电信号；电放大器，其用于放大所述电信号；电混频器，其用于将所述电信号中高频副载波上携带的基带数据信号混频到中频副载波上；低通滤波器，用于滤除混频之后的高频分量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉偏振调制实现全光微波上变频装置，包括：
窄线宽激光器，其用于提供探测光；
第一偏振调制器，其用于根据微波信号调制探测光信号的偏振态，并
输出调制后的光载波信号和调制边带信号，且所述光载波信号和调制边带
信号的偏振态相互垂直；
微波信号源，其用于向所述偏振调制器输出所述微波信号；
第一偏振控制器，其用于调节所述光载波信号和调制边带信号的偏振
态；
第一滤波器，其用于滤除所述光载波信号的下边带以及所述调制边带
信号中+2阶边带以上的信号，输出光载波信号和+1阶调制边带信号；
环形器，其用于将从光滤波器输出的光载波信号和+1阶调制边带信号
输出至偏振分束器，并将从偏振分束器输出的环输出光输出至第二偏振控
制器；
偏振分束器，其用于将偏振态相互垂直的所述光载波信号和+1阶调制
边带信号分离，并分别进入sagnac环的顺时针方向和逆时针方向，同时将
经过所述sagnac环后的环输出光输出；
第三偏振控制器，其用于控制进入sagnac环的顺时针方向的所述光载
波信号或+1阶调制边带信号的偏振态，使得其功率最大；
第四偏振控制器，其用于控制进入sagnac环的逆时针方向的所述光载
波信号或+1阶调制边带信号的偏振态，使得其功率最大；
光耦合器，其用于将控制光信号和进入sagnac环的逆时针方向的所述
光载波信号或+1阶调制边带信号合束；
高非线性光纤，其用于将合束后的制光信号和进入sagnac环的顺时针
方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号进行交叉偏振调制，以将顺时
针方向的所述光载波信号或+1阶调制边带信号上加载所述基带数据信号；
可调谐激光器，其用于产生控制光信号；
波形发生器，其用于输出上变频的基带数据信号；
强度调制器，其根据所述上变频的基带数据信号对所述控制光信号进
行调制，以将所述上变频的基带数据信号加载在所述控制光信号上；
第二偏振控制器，其用于调节所述环输出光中的所述光载波信号和+1
阶调制边带信号，使其功率一致；
起偏器，其用于将经过所述第二偏振控制器的所述光载波信号和+1
阶调制边带信号投影到同一个偏振方向上；
第二滤波器，其用于滤除经过起偏器后的环输出光中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，王文亭，孙文惠，刘建国，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11