一种面向5G-RoF的自反馈信号调制方法技术

本发明专利技术公开了一种面向5G‑RoF的自反馈信号调制方法，基于反馈干涉原理的调制方案，利用射频电信号驱动无源振动器件，并采用回射式结构完成射频电信号的光载波调制，具体的讲，激光器发射的一部分光场和无源振动器件反射回来的光场在激光器谐振腔内相互干涉，进而完成电信号的光载波调制过程，这样大大降低了电光调制系统的成本以及复杂性，且便于电光调制系统的集成。

【技术实现步骤摘要】
一种面向5G-RoF的自反馈信号调制方法
本专利技术属于微波通信
，更为具体地讲，涉及一种面向5G-RoF的自反馈信号调制方法。
技术介绍
光调制技术在现代光纤通信系统以及光纤传感领域具有极大的应用，是光纤通信和微波光子技术等方面的关键内容，其性能的好坏直接决定了整个系统的性能。在微波光子学的各个研究领域，无论是光载无线系统(ROF)中将毫米波信号调制到光波上，还是微波信号的产生和频率的测量，光调制都扮演了重要角色。光调制按照其调制原理来讲，可分为电光、热光、声光、全光等，它们所依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Franz-Keldgsh效应、Stark效应、载流子色散效应等。目前，最常用的光调制方式是使用基于线性电光效应的铌酸锂调制器。这种光调制器的物理基础是光电效应，即在外加电场的作用下，某些晶体或晶体聚合物的折射率会发生变化，从而使得光在其中的传播特性发生相应的变化。利用光电效应就可以通过外加电场来控制光载波的某一特性，实现电信号到光信号的加载。常用的基于电光效应的光调制器有偏振调制器(PolarizationModulator，PolM)、相位调制器(PhaseModulator，PM)和利用马赫曾德尔干涉仪结构实现相位调制到强度调制转换的马赫曾德尔强调调制器(Mach-ZehnderModulator，MZM)。半导体电吸收调制器(Electro-AbsorptionModulator，EAM)也是很受关注的一种光调制器。然而，其自身存在的啁啾效应、啁啾效应随驱动电压而动态改变等限制了其在高速光通信中的应用。此外，新型的聚合物调制器也被认为是很有前途的一种光调制器，但是目前研究大多停留在实验室阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向5G-RoF的自反馈信号调制方法，基于反馈干涉的调制原理，利用无源振动器件完成电信号的光载波调制过程。为实现上述专利技术目的，本专利技术为一种面向5G-RoF的自反馈信号调制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设置电光调制系统参数；(2)、设置反馈系数C(2.1)、设置无源振动器件的反射端面的反射率通过镀膜、抛光技术处理无源振动器件的反射端面，使无源振动器件的反射端面的反射率达到R；(2.2)设置无源振动器件的反射端面与激光器谐振腔前端面之间的距离s0；(2.3)、调整电光调制系统的光路，使反馈到激光器谐振腔中的光场Er达到最大；(2.4)、通过步骤(2.1)、(2.3)的设置处理后，根据反馈到激光器谐振腔的光场Er、激光器谐振腔长度L和无源振动器件与激光器谐振腔前端面之间的距离s0计算反馈系数C：其中，a是光场振幅的反馈系数，αen是线宽因子，n1是传播介质的散射指数；(3)、驱动无源振动器件振动由信号m(t)驱动无源振动器件，使无源振动器件随着信号m(t)波形变化而振动，且无源振动器件的振幅小于等于λ0/8；无源振动器件的反射端面距激光器谐振腔前端面的距离s随信号m(t)变化满足关系为：s＝s0+m(t)(4)、计算由无源振动器件端面反射重新回到谐振腔的返回光场E(t)启动激光器，在没有调制的情况下激光器谐振腔内的光场为E，光场在相位平面上以频率ω旋转，当输出光到达无源振动器件的反射端面后，有部分光被反射回激光器谐振腔内，这部分光的相位增加φ＝2ks，该部分光再经过无源振动器件的反射端面反射，在往返一次之后重新回到激光器谐振腔，返回谐振腔的光场E(t)为：E(t)＝r1r2exp(2α*L)exp(i2kL)E+aexp(i2ks)E其中，r1和r2分别是谐振腔前后端面的反射率，k表示波矢，i表示虚部，α*是谐振腔单位长度的净增益，a是光到达无源振动器件反射端面的总光场损失；(5)、根据返回谐振腔中的光场，得到电光调制系统的环路增益反射到激光器谐振腔中的这部分光往返一次之后重新回到激光器谐振腔内，电光调制系统的环路增益为：Glo＝r1r2exp(2α*L)exp(i2kL)+aexp(i2ks)＝1(6)、根据系统环路增益，计算激光器受到调制后谐振腔内的频率变化(6.1)、根据Barkhausen振荡判断标准，重新达到谐振状态时，系统环路增益G10的模|G10|等于1，系统环路增益的相位φ10等于0；(6.2)、环路增益G10的相位φlo＝arctan[ImGlo/ReGlo]，再由(6.1)增益的相位等于0得到系统的环路增益实部ImG10为0，即：ImGlo＝r1r2exp(2α*L)sin(2kL)+asin(2ks)＝0(6.3)、当激光器重新达到谐振状态时，激光器的频率为v和谐振腔长度L满足：2kL＝4πn0L(v-v0)/c其中，v0是激光器未受到调制时激光器的频率，n0是谐振腔中工作介质的折射率，c表示光速；由(6.2)ImG10为0，得到：r1r2exp(2α*L)sin[4πn0L(v-v0)/c]+asin(2ks)＝0求解上式，得到谐振腔受到无源振动器件的反射光影响时激光器的频率v满足：v＝v0-(c/4πn0L)asin(4πv0s/c)(7)、根据激光器输出频率以及激光器增益，计算激光器受到无源振动器件调制后的输出功率根据激光器的输出功率P与激光器的增益以及激光器频率v的关系，可以得到激光器受到无源器件反射光影响之后输出功率为：P＝P0(1+mcosφ)其中，P0表示未调制时激光器的输出功率，m是调制系数；(8)、对已调光信号通过布拉格光纤光栅进行滤波处理将调制后的光信号耦合进光纤传输，再通过布拉格光纤光栅进行滤波后，由光检测器PD转换为电信号。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种面向5G-RoF的自反馈信号调制方法，基于反馈干涉原理的调制方案，利用射频电信号驱动无源振动器件，并采用回射式结构完成射频电信号的光载波调制，具体的讲，激光器发射的一部分光场和无源振动器件反射回来的光场在激光器谐振腔内相互干涉，进而完成电信号的光载波调制过程，这样大大降低了电光调制系统的成本以及复杂性，且便于电光调制系统的集成。附图说明图1是本专利技术一种5G-RoF中基于无源振动器件的自反馈信号调制方法流程图；图2是谐振腔内旋转的光场矢量图；图3是5G-RoF中基于无源振动器件调制方案的模拟回路示意图；图4是基于无源振动器件调制的理论模型；图5是5G-RoF中基于无源振动器件的电光调制系统架构图；图6是Matlab模拟仿真发送信号示意图；图7是Matlab模拟仿真接收信号示意图；图8是半导体光源的无源振动器件电光调制实验装置图；图9是半导体光源的无源振动器件电光调制接收信号的频谱图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术一种5G-RoF中基于无源振动器件的自反馈信号调制方法流程图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种5G-RoF中基于无源振动器件的自反馈信号调制方法，包括以下步骤：S1、设置电光调制系统参数；S2、设置反馈系数CS2.1、设置无源振动器件的反射端面M3的反射率通过镀膜、抛光等技术处理无源振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向5G‑RoF的自反馈信号调制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设置电光调制系统参数；(2)、设置反馈系数C(2.1)、设置无源振动器件的反射端面的反射率通过镀膜、抛光技术处理无源振动器件的反射端面，使无源振动器件的反射端面的反射率达到R；(2.2)、设置无源振动器件与激光器谐振腔前端面之间的距离s

【技术特征摘要】
1.一种面向5G-RoF的自反馈信号调制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设置电光调制系统参数；(2)、设置反馈系数C(2.1)、设置无源振动器件的反射端面的反射率通过镀膜、抛光技术处理无源振动器件的反射端面，使无源振动器件的反射端面的反射率达到R；(2.2)、设置无源振动器件与激光器谐振腔前端面之间的距离s0；(2.3)、调整电光调制系统的光路，使反馈到激光器谐振腔中的光场Er达到最大；(2.4)、通过步骤(2.1)、(2.3)的设置处理后，根据反馈到激光器谐振腔的光场Er、激光器谐振腔长度L和无源振动器件与激光器谐振腔前端面之间的距离s0计算反馈系数C：其中，a是光场振幅的反馈系数，αen是线宽因子，n1是传播介质的散射指数；(3)、驱动无源振动器件振动由信号m(t)驱动无源振动器件，使无源振动器件随着信号m(t)波形变化而振动，且无源振动器件的振幅小于等于λ0/8；无源振动器件的反射端面距激光器谐振腔前端面的距离s随信号m(t)变化满足关系为：s＝s0+m(t)(4)、计算由无源振动器件端面反射重新新回到谐振腔的返回光场E(t)启动激光器，在没有调制的情况下激光器谐振腔内的光场为E，光场在相位平面上以频率ω旋转，当输出光到达无源振动器件的反射端面后，有部分光被反射回激光器谐振腔内，这部分光的相位增加φ＝2ks，该部分光再经过无源振动器件的反射端面反射，在往返一次之后重新回到激光器谐振腔，返回谐振腔的光场E(t)为：E(t)＝r1r2exp(2α*L)exp(i2kL)E+aexp(i2ks)E其中，r1和r2分别是谐振腔前后端面的反射率，k表示波矢，i表示虚部，α*是谐振腔单位长度的净增益，a是光到达无源振动器件反射端面的总光场损失；(5)、根据返回谐振腔中的光场，得到电光调制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇富，黄欢，谢军，邱昆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51