基于偏振调制器级联的8倍频光载毫米波产生方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于偏振调制器级联的8倍频光载毫米波产生方法，其原理图如附图所示，利用偏振调制器与偏振片组合，可以实现对奇数阶边带的抑制，将两个偏振调制器串联，实现两次对奇数阶边带的抑制，同时，使加载在两个偏振调制器上的射频信号有π/2的相位差，并且控制偏振调制器的调制指数，使除了正负四阶边带以外的其他边带得到抑制，进而产生了八倍频光载毫米波信号。通过光电探测器的拍频作用，得到电域毫米波信号，其频率是射频本振的八倍。该方法不需要控制直流偏置，也无需光滤波器，所以产生的毫米波具有稳定性高、频谱纯度高、频率可调、并且可调范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信和毫米波通信领域，尤其涉及光载射频(RoF)系统中心站的光载毫米波产生技术，提供一种结构简单、系统稳定，可以产生频率可调谐的毫米波的方法。
技术介绍
光载射频(Radio overFiber,ROF)技术是一种结合了光纤通信和微波通信的新型通信技术。一方面，对于光纤通信来说，由于光纤的低损耗和高带宽特性，光纤通信已经逐渐从核心网的应用发展到了接近用户的接入网。随着越来越多的宽带多媒体业务的出现和普及，高速、大容量的光纤接入网已经成为光通信领域的发展方向。另一方面，对于无线通信来说，由于方便、个人化和无处不在的特性，无线接入技术已经成为全球通信网络发展的另一个重要方向。而将这两者结合无疑是未来通信的发展方向，RoF技术也由此诞生了。在ROF系统的众多关键技术中，高质量毫米波的产生更是提高光载无线通信RoF系统性能和降低系统造价的关键技术，至今已有许多文献中提出了毫米波的产生方案。随着微波光子技术的发展，利用微波光子学来产生高频、高稳定度的毫米波具有显著优势。目前该领域的研究热点是如何获得高品质、高频段的光生毫米波信号，包括高纯度毫米波信号的生成以及克服光纤色散效应的毫米波信号传输。最近几年，学术界报道了多种方式的毫米波信号光学生成技术，比如光外差法，外调制法，基于非线性效应四波混频效应法以及受激布里渊散射法等。在所报道的产生毫米波信号的方法中，光外调制法因其具有系统结构简单、操作稳定且频率可调谐的优点得到了广泛的应用。一些研究机构和组织也都已经利用光外调制法设计出了各种各样的微波倍频系统，倍频系数为二倍频、四倍频、六倍频、八倍频、十二倍频不等，使用的调制器也有强度调制器、偏振调制器和相位调制器等。在这些外调制器当中，偏振调制器(PolM)因其作为一个特殊的相位调制器可以实现相反相位调制指数的横电模和横磁模，相对使用比较灵活，它在不同的驱动功率下，可以分别实现抑制载波、抑制偶数阶谐波和抑制奇数阶谐波等优点，已越来越受到广泛的关注和应用。目前，将PolM应用于RoF系统中的研究有以下几个方面的主要研究成果：1、基于偏振调制器而获得倍频光电振荡器(OEO)，2、基于偏振调制器生成频率梳状谱，3、基于偏振调制器的毫米波倍频产生，但这些倍频成果大都局限于四倍频。综上考虑，为了产生高频、高稳定度的毫米波，且要达到系统结构简单、操作稳定和频率可调谐的目的，本专利提出了基于级联两个PolM的八倍频光载毫米波产生方法。该方法所设计的系统结构简单而易用，由于使用的调制器是PolM，所以不需直流偏置，从而没有偏置漂移带来的影响，系统稳定性高；另外由于不需要传统外调制方法所需的光滤波器，这样产生毫米波的频率调谐速率高，可调范围大，且传输性能良好。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于两个偏振调制器级联的8倍频光载毫米波产生方法。利用两个级联的PolM，实现两次对奇数阶边带的抑制，并且通过对射频驱动信号和PolM调制指数的控制最终只保留了正负四阶边带，从而达到八倍频的效果。首先，由激光器发出的线偏振光通过一个偏振控制器PC注入到一个光偏振调制器PolM，调节PC使线偏振光的偏振方向与PolM的两个主轴夹角成45度，实现线偏振光在PolM的两个正交偏振态上的分量相等，PolM在频率为fRF的射频信号驱动下，两个正交偏振光分别产生了两个相反的相位调制，PolM输出的光信号表达式如下：EaxEay=22E0exp(jωot+jβ1cosωRFt)exp(jωot-jβ1cosωRFt)---(1)]]>其中E0和ω0＝2πf0分别是输入的光载波的幅度和角频率，β1是第一个PolM的调制指数，ωRF＝2πfRF是射频驱动信号的角频率。公式(1)所示的两个正交偏振光通过一个偏振片pol使两个正交偏振光合成为一个线偏振光，调节pol主轴与两个正交偏振光的夹角为45度，则偏振片输出的线偏振光的表达式为将公式(2)基于第一类Bessel函数进行展开，得Ec=12E0exp(jωot)[Σn=-∞+∞jnJn(β1)exp(jnωRFt)+Σn=-∞+∞jnJn(-β1)exp(jnωRFt)]=12E0exp(jωot){Σn=-∞+∞[1+(-1)n]jnJn(β1)exp(jnωRFt)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于偏振调制器级联的8倍频光载毫米波产生方法，其特征包括：首先，由激光器发出的线偏振光通过一个偏振控制器PC注入到一个光偏振调制器PolM，调节PC使线偏振光的偏振方向与PolM的两个主轴夹角成45度，实现线偏振光在PolM的两个正交偏振态上的分量相等；PolM在频率为fRF的射频信号驱动下，两个正交偏振光分别产生了两个相反的相位调制，经过一个偏振片pol使两个正交偏振光合成为一个线偏振光，调节pol主轴与两个正交偏振光的夹角为45度，则输出光信号的奇数阶边带被抑制，只剩下光载波和偶数阶边带；然后，输出的光波入射到第二个PolM中，其作用与第一个PolM相同，但是第二个PolM的射频驱动信号与第一个有π/2的相移，之后，再经过第二个偏振片pol合成，第二个pol主轴同样与两个正交偏振光的夹角为45度，则输出的光信号中依然只包含光载波和偶数阶边带，由于两个PolM的射频驱动有π/2的相移，且两个PolM的调制指数为1.7，则光载波、正负二阶边带和正负六阶边带被抑制，正负八阶边带幅度很小，所以生成的光波中正负四阶边带占主导地位；用光电探测器PD进行探测，生成电域毫米波信号，其频率为射频驱动信号频率的八倍。...

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振调制器级联的8倍频光载毫米波产生方法，其特征包括：
首先，由激光器发出的线偏振光通过一个偏振控制器PC注入到一个光偏振
调制器PolM，调节PC使线偏振光的偏振方向与PolM的两个主轴夹角成45度，
实现线偏振光在PolM的两个正交偏振态上的分量相等；PolM在频率为fRF的射
频信号驱动下，两个正交偏振光分别产生了两个相反的相位调制，经过一个偏
振片pol使两个正交偏振光合成为一个线偏振光，调节pol主轴与两个正交偏振
光的夹角为45度，则输出光信号的奇数阶边带被抑制，只剩下光载波和偶数阶
边带；然后，输出的光波入射到第二个PolM中，其作用与第一个PolM相同，
但是第二个PolM的射频驱动信号与第一个有π/2的相移，之后，再经过第二个
偏振片pol合成，第二个pol主轴同样与两个正交偏振光的夹角为45度，则输
出的光信号中依然只包含光载波和偶数阶边带，由于两个PolM的射频驱动有π/2
的相移，且两个PolM的调制指数为1.7，则光载波、正负二阶边带和正负六阶
边带被抑制，正负八阶边带幅度很小，所以生成的光波中正负四阶边带占主导
地位；用光电探测器PD进行探测，生成电域毫米波信号，其频率为射频驱动信
号频率的八倍。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述偏振调制器：
偏振调制器PolM是一个特殊的相位调制器，能够对其中传输的光波的横电
模和横磁模进行调制系数相反地相位调制，在适当的参数配置和偏振片pol的配
合下，可以实现对偶数阶谐波或者奇数阶谐波的抑制。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述的偏振控制器：
偏振控制器PC的作用是调节注入到PolM的线偏振光的光电场矢量方向，
使之与PolM波导横电模和横磁模方向均为45度角，进而在PolM中激发的横
电模和横磁模具有相同的幅度。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述的偏振片：
偏振片pol的作用是将输入的两个正交偏振光合...

【专利技术属性】
技术研发人员：马健新，杨洋，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11