降低模拟光纤链路噪声系数的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种降低模拟光纤链路噪声系数的装置，包括发射不同波长的激光的第一激光器和第二激光器；第一激光器和第二激光器发射的激光通过偏振控制器控制偏振方向输入至电光调制器，电光调制器连接有放大器，电光调制器通过光纤连接与第一激光器配合的第一光探测器和与第二激光器配合的第二光探测器；若信号为数字信号则第一光探测器和第二光探测器并联后连接数字信号处理器；若信号为模拟信号则通过模/数转换器转化为数字信号后连接数字信号处理器。本实用新型专利技术通过引入双激光器‑双光探测器结构，采用互相关技术对接收信号进行互相关处理，使得“相关”的有用信号得到加强；“非相关”的寄生噪声得到消弱，最终降低光纤链路的噪声系数。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电子
，尤其涉及一种降低模拟光纤链路噪声系数的装置。
技术介绍
名词解释：在信号处理领域中，互相关(有时也称为“互协方差”)是用来表示两个信号之间相似性的一个度量，通常通过与已知信号比较用于寻找未知信号中的特性。它是两个信号之间相对于时间的一个函数，有时也称为滑动点积，是通信、模式识别以及密码分析学等领域常用的一种数字信号处理方式。传统微波链路是许多商用与军用通信系统的重要组成部分，能在航空航天、雷达、电子战、高频通信、遥感遥测以及精确测量等领域得到广泛地应用。然而，随着传输距离的增加，电缆与波导等传统传输介质的插入损耗迅速增加，特别在微波、毫米波频段，大插损的瓶颈对微波链路的限制越来越明显,典型同轴电缆在X波段损耗要高于1.8dB/m(1.8×103dB/Km)，而商用SMF-28通信光纤在1.5um波长处损耗仅接近0.2dB/Km。光纤链路是解决传统微波链路大插损瓶颈的最佳方式，特别适合于长距离传输。典型的强度调制-直接解调(IntensityModulation–DirectDemodulation，IM-DD)光链路已经在雷达、电子战、精确测量等领域得到广泛应用。其基本原理在于：输入端电信号对光强度进行调制，已调光信号通过光纤传送到接收端，然后通过光电探测器进行平方律检波还原该电信号。由于光纤的低损耗，采用光纤链路来传送或者处理电信号时能够克服传统微波链路大插损的缺点。不仅如此，光链路还具有体积轻、抗电磁干扰等优点，具有光明的应用前景。光纤链路是将电信号转换成光信号之后，再采用低损耗光纤传输，最后再通过光电探测器还原电信号，属于典型的有源模块，势必会引入噪声，所以，降低链路的噪声系数是光纤链路应用的重要前提。传统降低噪声系数的方法局限于优化激光器的强度、电光调制器的半波电压与偏置电压等模块参数，又或是更换更高性能指标的模块；本技术采用互相关技术，能从本质上抵消链路的噪声，最终降低链路的噪声系数。不仅如此，该方法还可兼容其它传统方法应用，进一步降低噪声系数。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种降低模拟光纤链路噪声系数的装置。本技术通过引入双激光器-双光探测器结构，采用互相关技术对接收信号进行互相关处理，使得“相关”的有用信号得到加强；“非相关”的寄生噪声得到消弱，最终降低光纤链路的噪声系数。为达到上述技术效果，本技术的技术方案是：一种降低模拟光纤链路噪声系数的装置，包括至少两个发射不同波长激光的激光器和分别与激光器对应的光探测器；光探测器连接有互相关处理系统。进一步的改进，所述激光器包括并联的第一激光器和第二激光器；第一激光器和第二激光器发射的激光通过偏振控制器控制偏振方向输入至电光调制器，电光调制器连接有放大器，电光调制器通过光纤连接与第一激光器配合的第一光探测器和与第二激光器配合的第二光探测器，形成双激光器-双光探测器结构，双激光器-双光探测器结构连接有互相关处理系统。进一步的改进，所述互相关处理系统包括分别与光探测器相连的模/数转换器，模/数转换器连接数字信号处理器，数字信号处理器连接数/模转换器实现信号输出。进一步的改进，所述模/数转换器为高频模/数转换器，所述数/模转换器为高频数/模转换器。进一步的改进，所述互相关处理系统为数字信号处理器。进一步的改进，所述激光器均连接有可调光衰减器。进一步的改进，所述放大器为低噪声微波放大器。进一步的改进，所述光纤为SMF-28通信光纤。本技术的技术方案在于：通过引入双激光器-双光探测器结构，采用互相关技术对接收信号进行互相关处理，使得“相关”的有用信号得到加强；“非相关”的寄生噪声得到消弱，最终降低光纤链路的噪声系数。本技术的有益特点在于：通过互相关信号处理方式，从本质上抵消光纤链路的寄生噪声，最终实现降低链路噪声系数的效果；不仅如此，本技术所涉技术能够兼容传统优化链路噪声系数的方案，突破传统方案的技术瓶颈。附图说明图1是商用光纤链路的基本结构；图2是本技术所涉采用互相关技术优化链路噪声系数的结构图；图3是偏置电压优化链路的噪声系数；图4是调整光功率大小优化链路的噪声系数；图5是调整前置低噪放增益优化链路的噪声系数；图6是互相关次数对链路噪声系数的影响。具体实施方式以下通过具体实施方式并且结合附图对本技术的技术方案作具体说明。实施例1参照图1，示出商用模拟光纤链路的基本结构。链路主要包括一个激光器1，提供被调制光源；一个偏振控制器2，用于控制激光的偏振方向；一个电光调制器3，实现微波-光转换；一个放大器4(优选低噪音放大器)，用于放大输入信号、级联光纤链路(即光纤5)，降低整个链路的噪声系数；一个光电探测器6，实现光-微波转换。通过电光调制器将电信号调制到光载波的幅度上，在光纤中传输后在光电探测器输出端还原成电信号。对于典型的强度调制-直接解调微波光链路，其噪声系数可表示为其中kB＝1.38×10-23J/K，是玻尔兹曼常数；T为实验环境温度；q是单位电子带电量；Idc为探测器平均光电流；RIN是激光器(LD)的相对强度噪声系数；ZL为匹配阻抗；φb为电光调制器的直流偏置角，Vπ为调制器的半波电压，Zin为链路的输入阻抗。一般采用分贝单位制来表示，即NF＝10logF。除了采用低噪声器件，优化激光器的输出功率与电光调制器的偏置电压是降低微波光子链路噪声系数的有效方式。采用Ortel公司型号为1772的分布反馈型半导体激光器，鉴于激光器的高功率输出对应低的相对强度噪声的考虑，实验中让激光器工作在饱和输出功率下，后接一个可调光衰减器来改变注入调制器端的光功率；采用Convega公司的型号为LN058的低半波电压马赫-增德尔型强度调制器；采用DiscoverySemiconductors公司型号为DSC40的高线性光电探测器；采用Hittite公司型号为HMC406的低噪声微波放大器；使用6kmSMF-28通信光纤作为延时线；其他无源器件均采用国产器件。图2是本技术所涉采用互相关技术优化链路噪声系数的结构图。第一激光器11、第二激光器12、偏振控制器2、放大器4(优选低噪声微波放大器)、电光调制器3、光纤5、第一光电探测器61、第二光电探测器62、第一模/数转换器91、第二模/数转换器92、数字信号处理器7以及数/模转换器8。第一激光器11、第二激光器12并联，连接至偏振控制器2；偏振控制器2连接至电光调制器3的光输入端口；输入信号通过放大器4(低噪声微波放大器)进入电光调制器3的电输入端口；通过电光调制器3，输入光载波的幅度被输入的电信号进行幅度调制，然后进入光纤5传输；电光调制器3的输出端连接光纤5；光纤5的输出端口分两路，分别与第一光电探测器61和第二光电探测器62相连；两个光电探测器输出端分别与第一模/数转换器91和第二模/数转换器92相连接；两个模/数转换器并联数字信号处理器7；数字信号处理器7输出端连接数/模转换器8，最终实现信号输出。其中模/数转换器91，92、数字信号处理器7与数/模转换器8构成信号的“互相关处理”部分。模/数转换器91，92和数/模转换器8优选为高频模/数转换器和高频数/模转换器8。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低模拟光纤链路噪声系数的装置，其特征在于，包括至少两个发射不同波长激光的激光器和分别与激光器对应的光探测器；光探测器连接有互相关处理系统。

【技术特征摘要】
1.一种降低模拟光纤链路噪声系数的装置，其特征在于，包括至少两个发射不同波长激光的激光器和分别与激光器对应的光探测器；光探测器连接有互相关处理系统。2.如权利要求1所述的降低模拟光纤链路噪声系数的装置，其特征在于，所述激光器包括并联的第一激光器(11)和第二激光器(12)；第一激光器(11)和第二激光器(12)发射的激光通过偏振控制器(2)控制偏振方向输入至电光调制器(3)，电光调制器(3)连接有放大器(4)，电光调制器(3)通过光纤(5)连接与第一激光器(11)配合的第一光探测器(61)和与第二激光器(12)配合的第二光探测器(62)，形成双激光器-双光探测器结构，双激光器-双光探测器结构连接有互相关处理系统。3.如权利要求1或2所述的降低模拟光纤链路噪声系数的装置，其特征在于，所述互相关处理系...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪俊，李祖林，姚胜兴，王小虎，刘海波，张啸宇，胡昭，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43