基于双偏振调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于偏振复用调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的装置及方法。该发明专利技术涉及微波技术领域和光通信技术领域。所述方法如附图所示，包括光源(LD)、双偏振调制器(DPol‑MZM)、偏振控制器(PC)、偏振调制器(PolM)、偏振分束器(PBS)以及光电平衡检测器(BPD)。该方法基于DPol‑MZM得到一个光载波和抑制载波双边带的正交偏振复用信号，通过PolM对两个偏振态上的光载波进行相位编码，经BPD拍频可得到相位编码微波信号。本发明专利技术在光域实现了微波相位编码信号的生成，克服了传统电域生成技术在带宽和装置上的瓶颈。具有载波频率调谐范围宽、操作灵活、可直接生成光脉冲等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于双偏振调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的装置及方法
本专利技术涉及光通信
和微波
，尤其涉及通过光子技术实现相位编码。
技术介绍
现代雷达技术已经不仅应用于军事领域，同时也普遍的应用于民用领域(如交通运输、气象预报和资源探测等)和科学研究(如航天、大气物理、电离层结构和天体研究等)等其他各领域。随着科技的发展，各种飞行器或空中武器的飞行速度越来越快，抗侦查能力也越来越强。因此，人们希望提高雷达的侦查距离和距离分辨能力以应对这种变化。雷达的作用距离由发射信号的功率决定。由于受到发射机器件和发射信号平均功率的限制，仅仅依靠提高发射功率来增加雷达侦查距离是不够的，因此人们想到利用增加发射信号的时宽T来扩展雷达作用距离，于是脉冲压缩雷达技术便应运而生。相位编码(PCM)信号是一种典型的脉冲压缩信号，传统电域的相位编码信号生成中，电子器件存在速率瓶颈，带宽小，定时抖动较大，电磁干扰等问题。微波光子技术结合了微波和光子两大技术的优势，成为近年来的研究热点。该技术具备瞬时带宽大、体积小、功耗少、抗电磁干扰等优点，为相位编码信号生成提供了一个新的解决方案。在已经提出的微波光子学相位编码信号生成的方案中有两种思路：一种是可以根据波长到时间的映射来生成，但光纤到空间和空间到光纤的连接使系统变得笨重而复杂；另外一种是基于外差混频或者边带调制技术来生成，通过射频信号驱动一个电光调制器(EOM)产生不同波长的相干光载波，然后控制两个相干光载波之间的相位差，在PD处进行拍频外差来实现信号相位编码。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于双偏振调制器和偏振调制器实现信号相位编码的装置及方法。该专利技术通过任意波形生成器AWG来产生编码信号对偏振调制器中两正交偏振的载波分别进行相位编码，通过示波器来观察相位编码信号的相位跳变，运用MATLAB对示波器接收到的时域波形进行数据处理得到相位信息。该方法具有载频调谐范围宽、可直接产生脉冲信号、抗电磁干扰等优点。本专利技术解决其技术问题所采用的方法是：所述装置包括激光二极管(LD)、双偏振马增调制器(DPol-MZM)、射频信号源(RF)、偏振控制器(PC)、偏振调制器(PolM)、任意波形生成器(AWG)、偏振分束器(PBS)和光电平衡检测器(BPD)；LD的输出端口与DPol-MZM的输入端相连，DPol-MZM的输出端与PC1相连，PC1另一端和PolM的输入端相连，PolM的输出端经PC2和PBS的输入端相连，PBS输出端的两个分支分别和BPD的两输入端相连。BPD的两输出端可分别连接电频谱仪和示波器进行测试。上述的DPol-MZM由一个光分束器、上下两个并行的MZM1、MZM2以及偏振复用器(PBC)集成，MZM1两个射频端口为port1和port2，直流偏置VDC1，MZM2的两个射频端口为port3和port4，直流偏置VDC2，MZM1和MZM2具有相同的结构和性能。上述的偏振调制器(PolM)两正交偏振态上的信号被相位相反调制。本专利技术在工作时包括以下步骤：1)LD发出的连续光载波进入DPol-MZM，在DPol-MZM内经光分束器将光载波等分为两部分，分别输入到MZM1和MZM2中；2)频率为f1的射频信号输入到MZM1的一个射频端口，其他射频端口无信号。设置VDC1的大小使MZM1偏置在最小传输点，进行抑制载波的双边带调制。设置VDC2的大小使MZM2偏置在最大点，光信号不被调制，直接输出。3)MZM1和MZM2输出的两路信号输入到偏振合束器实现偏振态复用，在双偏振调制器的输出端得到一个光载波和抑制载波双边带的正交偏振复用信号；4)双偏振调制器的输出信号通过PC1进入到偏振调制器中，通过任意波形生成器(AWG)产生的编码信号驱动偏振调制器分别对两个偏振态的光载波进行相位编码；5)编码后的正交偏振信号经PC2送入PBS，调节PC2使偏振调制器的主轴和PBS的主轴成45°夹角。6)PBS输出的两路信号分别和BPD两输入口相连，两输出口分别连接电频谱分析仪和示波器，进行测试。7)改变射频源频率和编码信号类型，重复步骤2，3，4，5，6；。本专利技术提出了一种基于双偏振调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的方法，该方法利用DPol-MZM产生正交偏振的抑制载波双边带信号和光载波信号，结合偏振调制器可以同时对两个正交偏振态方向的信号分别进行相位编码，该方法载波频率调谐范围宽、可直接产生脉冲信号、抗电磁干扰、实际可操作性强等优点。该方法中，未用到任何电移相器、电功分器、滤波器等带宽有限的器件，可以实现频率的宽调谐范围。本专利技术还可直接产生脉冲信号，可直接运用于雷达脉冲系统而不需要额外添加调制器进行幅度调制。附图说明图1为本专利技术基于DpolMZM和PolM实现相位编码信号生成的原理图；图2(a)和(b)分别为射频频率为6GHz和11GHz时，DpolMZM上子调制器MZM1输出的抑制载波双边带信号的光谱图；图3是加载码元信号为“+1-1+1-1”码，RF信号为6GHz时，生成的码元信号、相位编码信号和相位信息的波形：(a)输入的“+1-1+1-1”码元波形图；(b)生成的相位编码信号波形图；(c)生成的相位编码信号相位信息波形图图4是码元信号为16位伪随机码，RF信号为6GHZ时，生成的相位编码信号自相关图；图5是加载信号为“+1-1+1-1”码，RF信号为11GHz时，生成的码元信号、相位编码信号和相位信息的波形：(a)输入的“+1-1+1-1”码元波形图；(b)生成的相位编码信号波形图；(c)生成的相位编码信号相位信息波形图图6是码元信号为16位伪随机码，RF信号为11GHZ时，生成的相位编码信号脉冲压缩图；图7是码元信号为“0、1”幅值跳变的码，RF信号为11GHZ时，生成的脉冲信号图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例：如图1所示，本实施例中包括：LD、射频信号源、DPol-MZM、PC、PolM、PBS和BPD。LD与DPol-MZM的输入端相连，射频信号源产生的信号输入到的MZM1的一个射频端口，其他射频端口无信号，偏置在最大点。MZM2偏置在最大点，光信号不被调制，直接输出。DPol-MZM的输出口与PC1相连，PC1的另一端和PolM相连。PolM的输出端经PC2和PBS相连，PBS输出端的两个分支分别和BPD两输入口相连。BPD的两输出端分别和电频谱仪和示波器相连分别观察生成的电信号以及信号的相位跳变。本实例中，方法的具体实施步骤是：步骤一：LD产生工作波长在1552nm附近、光功率为10dBm的连续光载波，将光载波的工作角频率记为ωc，幅度记为E0。连续光载波输入到DPol-MZM。步骤二：射频信号源产生的频率为6GHz，功率为10dBm的射频信号，角频率记为ωR，幅度记为VR。将射频信号输入到MZM1的一个射频端口，MZM1偏置在最小传输点，进行抑制载波的双边带调制。MZM2偏置在最大点，光信号不被调制，直接输出。调制指数较小时，输出只包含载波与正负一阶光边带。两个子调制器输出可以分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用双偏振调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的装置及方法，包括光源(LD)、双偏振调制器(DPol‑MZM)、偏振控制器(PC)、偏振调制器(PolM)、偏振分束器(PBS)以及光电平衡检测器(BPD)，其特征在于：激光器(LD)的输出端口连接双偏振调制器(DPol‑MZM)的输入端，DPol‑MZM的输出端与偏振控制器(PC1)相连，PC1的输出端和PolM相连，PolM的输出端经偏振控制器(PC2)和偏振分束器(PBS)相连，PBS输出端的两个分支分别和光电平衡检测器(BPD)相连，BPD两输出端连接电频谱仪和示波器进行测试。所述DPol‑MZM由上下两个并行的MZM1、MZM2以及偏振复用器(PBC)集成，MZM1相应的两个射频端口为port1和port2，偏置端口VDC1，MZM2的两个射频端口为port3和port4，偏置端口VDC2，频率为f1的射频信号输入到的MZM1的一个射频端口，其他射频端口无信号，设置VDC1的大小使MZM1偏置在最小传输点，进行抑制载波的双边带调制，设置VDC2的大小使MZM2偏置在最大点，光信号不被调制直接输出，PBC将MZM1和MZM2输出的两路信号实现偏振态正交，在DPol‑MZM的输出端得到一个偏振复用信号。所述双偏振调制器后经PC1连接一个偏振调制器，通过任意波形生成器(AWG)产生的编码信号驱动偏振调制器(PolM)分别对两个偏振态的光载波进行相位编码。所述PolM输出的正交偏振信号经PC2送入PBS，调节PC2使偏振调制器的主轴和PBS的主轴成45°夹角，PBS输出的两路信号分别和BPD两输入口相连，经过BPD拍频后可以得到相位编码信号。...

【技术特征摘要】
1.一种利用双偏振调制器和偏振调制器实现相位编码信号生成的装置及方法，包括光源(LD)、双偏振调制器(DPol-MZM)、偏振控制器(PC)、偏振调制器(PolM)、偏振分束器(PBS)以及光电平衡检测器(BPD)，其特征在于：激光器(LD)的输出端口连接双偏振调制器(DPol-MZM)的输入端，DPol-MZM的输出端与偏振控制器(PC1)相连，PC1的输出端和PolM相连，PolM的输出端经偏振控制器(PC2)和偏振分束器(PBS)相连，PBS输出端的两个分支分别和光电平衡检测器(BPD)相连，BPD两输出端连接电频谱仪和示波器进行测试。所述DPol-MZM由上下两个并行的MZM1、MZM2以及偏振复用器(PBC)集成，MZM1相应的两个射频端口为port1和port2，偏置端口VDC1，MZM2的两个射频端口为port3和port4，偏置端口VDC2，频率为f1的射频信号输入到的MZM1的一个射频端口，其他射频端口无信号，设置VDC1的大小使MZM1偏置在最小传输点，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王魏磊，文爱军，郝磊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61