微波光子单光频率梳OFDM发射装置及发射方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于微波光子学技术领域，公开了一种微波光子单光学频率梳OFDM发射装置及发射方法。本发明专利技术通过将单频连续激光分成两路，一路经光频梳产生单元生成信号光频梳，另一路作为参考光。波分复用器单元分离所述信号光频梳的每一根光梳齿，然后依次将串行比特数据调制到所述光频梳的光梳齿上，形成电光调制OFDM信号。同时将参考光分束成参考光梳齿。将电光调制OFDM信号光梳齿和参考光梳齿对送入拍频单元拍频得到各路调制微波OFDM信号，最后将各路调制微波OFDM信号通过合路单元合成一路宽带调制OFDM微波信号，通过发射单元发射，实现OFDM信号发射功能，具有高速度、高精度、全光OFDM信号发射的优势。

【技术实现步骤摘要】
微波光子单光频率梳OFDM发射装置及发射方法
本专利技术属于微波光子学
，特别涉及一种微波光子单光学频率梳OFDM发射装置及发射方法。
技术介绍
随着信息速率需求额的高速增长，通信系统对带宽和频谱效率的要求不断提高。由于传统的微波系统都会受到电子器件“速率瓶颈”的限制，伴随着微波射频通信技术的发展和光通信技术的日益成熟，两者间相互渗透形成了光子学和微波相结合的技术——微波光子技术。微波光子技术融合了光波宽带低损优势和微波窄带精细控制优势。首先，光器件带宽比微波器件带宽高几个数量级，能够满足通信系统日益增长对大带宽的需求；其次，在无线通信、射频广播、雷达系统等的传输中可以利用光纤重量轻、损耗低、廉价、抗电磁干扰等特点构建高性能，低成本，易于安装维护的通信系统；最后，相比于传统的微波器件，光器件的尺寸更小，并且有集成上芯片的可能。正交频分复用技术(OrthogonalFrequency-DivisionMultiplex,OFDM)是一种广泛应用的多址调制技术。其相邻的子载波间频谱是正交重叠的，因此传输系统具有很高的频谱效率，能够满足通信系统日益增长对频谱效率的需求。2005年N.E.Jolley和J.M.Tang等人在OFC2005上首次将无线领域的OFDM技术引进到光纤传输中。与其他通信技术相比，光OFDM技术具有高频谱利用率、高传输速率、高拓展性和良好的兼容性，并且能有效抵抗光纤色散效应和多径衰落效应。目前光OFDM发射系统实现方案主要有以下几种：一、LEE等人依靠相移器和光延迟线阵列构造成出光信号处理模块，直接对光信号进行离散傅里叶逆变换(InverseDiscreteFourierTransform,IDFT)生成光OFDM信号。【KyusangLee,ChanT.D.Thai,June-KooKevinRhee.AllopticaldiscreteFouriertransformprocessorfor100GbpsOFDMtransmission.OpticsExpress,2008,16(6):4023～4028】二、NTT光子实验室的K.Takiguchi等人提出以平面光波导(PlanarLightwaveCircuit,PLC)为基础，采用多个马赫-曾德尔调制器(Mach-ZehnderModulator,MZM)和相移器实现全光OFDM系统。【K.Takiguchi,M.Oguma,T.Shibata,etal.OpticalOFDMdemultiplexerusingsilicaPLCbasedopticalFFTcircuit.OFC/NFOEC,SanDiego,California,2009.OWO3】；卡尔斯鲁厄大学的D.Hillerkuss等人则提出基于PLC的快速傅里叶反变换/快速傅里叶变化(InversionFastFourierTransform/FastFourierTransform,IFFT/FFT)简化，降低了MZM和相移器的数量。三、A.J.Lowery等人证明了阵列波导光栅(ArrayedWaveguideGrating,AWG)的拓扑结构可以实现OFDM系统设计。【ArthurJamesLowery.Designofarrayed-waveguidegratingroutersforuseasopticalOFDMdemultiplexers.OpticsExpress,2010,18(13):14129～14143】四、清华大学的研究组报告了一个基于光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating，FBG)的光OFDM设计。【ChenHongwei,ChenMinghua,YinFeifei,etal.All-opticalorthogonalfrequencymultiplexingschemewithcyclicpostfixbasedonfiberBragggratings.OpticalEngineering,2009,48(6):065002-1～065002-6】五、Kumar等人提出采用时间透镜与色散介质结合的方式构造OFDM系统。【S.Kumar,D.Yang.Opticalimplementationoforthogonalfrequencydivisionmultiplexingusingtimelenses.OpticsLetters,2008,33(17):2002～2004】。目前，基于色散管理、级联延迟干涉仪或AWG、以及通过片上马赫-曾德尔干涉仪(Mach-ZehnderInterferometer,MZI)和移相器等方案的OFDM发射系统，当传输数据量扩展时，这些技术要么精度有限，要么结构复杂性不断增加，妨碍了它们在通信领域的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于：使用微波光子单光学频率梳的OFDM信号发射装置及发射方法，达到高精度、高速度、低功耗的目的。为解决上述技术问题，本专利技术提出的解决方案为：一种微波光子单光梳OFDM发射装置，所述微波光子单光梳OFDM发射装置由激光器单元、第一分束单元、光频梳产生单元、波分复用器单元、第二分束单元、电光调制单元、拍频单元、合路单元、天线单元组成：所述激光器单元用以产生单频窄线宽连续激光，能根据应用需要调整中心波长和线宽；所述第一分束单元、光频梳产生单元用以产生信号光频梳和参考单频激光；所述波分复用器单元用以分离信号光频梳的光梳齿；所述第二分束单元用以产生参考光梳齿；所述拍频单元用以将各路电光调制OFDM光梳齿和对应的参考光梳齿进行外差探测形成各路调制微波OFDM信号；所述合路单元用以将各路调制微波OFDM信号合成一路宽带调制微波OFDM信号；所述天线单元用以发射宽带调制微波OFDM信号；所述第一分束单元连接激光器单元，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光，其中一路通过光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，再经过波分复用器单元分离信号光频梳的每一根光梳齿，另一路作为参考单频激光通过第二分束单元分成各路参考光梳齿；所述电光调制单元将串行比特数据调制到所述波分复用器单元分离出信号光频梳的每一根光梳齿上形成各路电光调制OFDM光梳齿；所述拍频单元将电光调制单元得到的各路电光调制OFDM光梳齿分别与第二分束单元得到的各路参考光梳齿并行送入拍频单元进行外差探测得到各路调制微波OFDM信号；各路调制微波OFDM信号经过合路单元合成一路宽带调制微波OFDM信号，宽带调制微波OFDM信号通过天线单元发射。作为本专利技术的进一步改进，所述激光器单元由一单频窄线宽连续激光器构成。作为本专利技术的进一步改进，所述第一分束单元和所述第二分束单元由二分束器构成，且所述第一分束单元为3dB分束器。作为本专利技术的进一步改进，所述光频梳产生单元包括级联调制器和微波源。作为本专利技术的进一步改进，所述波分复用器单元由波分复用器组成。作为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述微波光子单光梳OFDM发射装置由激光器单元、第一分束单元、光频梳产生单元、波分复用器单元、第二分束单元、电光调制单元、拍频单元、合路单元、天线单元组成：/n所述激光器单元用以产生单频窄线宽连续激光，能根据应用需要调整中心波长和线宽；/n所述第一分束单元、光频梳产生单元用以产生信号光频梳和参考单频激光；/n所述波分复用器单元用以分离信号光频梳的光梳齿；/n所述第二分束单元用以产生参考光梳齿；/n所述拍频单元用以将各路电光调制OFDM光梳齿和对应的参考光梳齿进行外差探测形成各路调制微波OFDM信号；/n所述合路单元用以将各路调制微波OFDM信号合成一路宽带调制微波OFDM信号；/n所述天线单元用以发射宽带调制微波OFDM信号；/n所述第一分束单元连接激光器单元，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光，其中一路通过光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，再经过波分复用器单元分离信号光频梳的每一根光梳齿，另一路作为参考单频激光通过第二分束单元分成各路参考光梳齿；/n所述电光调制单元将串行比特数据调制到所述波分复用器单元分离出信号光频梳的每一根光梳齿上形成各路电光调制OFDM光梳齿；/n所述拍频单元将电光调制单元得到的各路电光调制OFDM光梳齿分别与第二分束单元得到的各路参考光梳齿并行送入拍频单元进行外差探测得到各路调制微波OFDM信号；/n各路调制微波OFDM信号经过合路单元合成一路宽带调制微波OFDM信号，宽带调制微波OFDM信号通过天线单元发射。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述微波光子单光梳OFDM发射装置由激光器单元、第一分束单元、光频梳产生单元、波分复用器单元、第二分束单元、电光调制单元、拍频单元、合路单元、天线单元组成：
所述激光器单元用以产生单频窄线宽连续激光，能根据应用需要调整中心波长和线宽；
所述第一分束单元、光频梳产生单元用以产生信号光频梳和参考单频激光；
所述波分复用器单元用以分离信号光频梳的光梳齿；
所述第二分束单元用以产生参考光梳齿；
所述拍频单元用以将各路电光调制OFDM光梳齿和对应的参考光梳齿进行外差探测形成各路调制微波OFDM信号；
所述合路单元用以将各路调制微波OFDM信号合成一路宽带调制微波OFDM信号；
所述天线单元用以发射宽带调制微波OFDM信号；
所述第一分束单元连接激光器单元，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光，其中一路通过光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，再经过波分复用器单元分离信号光频梳的每一根光梳齿，另一路作为参考单频激光通过第二分束单元分成各路参考光梳齿；
所述电光调制单元将串行比特数据调制到所述波分复用器单元分离出信号光频梳的每一根光梳齿上形成各路电光调制OFDM光梳齿；
所述拍频单元将电光调制单元得到的各路电光调制OFDM光梳齿分别与第二分束单元得到的各路参考光梳齿并行送入拍频单元进行外差探测得到各路调制微波OFDM信号；
各路调制微波OFDM信号经过合路单元合成一路宽带调制微波OFDM信号，宽带调制微波OFDM信号通过天线单元发射。


2.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述激光器单元由一单频窄线宽连续激光器构成。


3.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述第一分束单元和所述第二分束单元由二分束器构成，且所述第一分束单元为3dB分束器。


4.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述光频梳产生单元包括级联调制器和微波源。


5.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述波分复用器单元由波分复用器组成。


6.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述电光调制单元由双平行马赫曾德尔调制器组成。


7.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述拍频单元由平衡探测器组成。


8.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述合路器单元由合路器组成。


9.如权利要求1所述的一种微波光子单光梳OFDM发射装置，其特征在于，所述天线单元由发射天线组成。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张江华，赵悦，江天，沈梅力，张卓航，吴建刚，郑鑫，杨杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：湖南;43