一种超宽带单周期脉冲的产生方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超宽带单周期脉冲的产生方法，包括以下步骤：生成信号光；将所述信号光与探测光进行交叉偏振调制；将调制后的探测光通过滤波器滤波，在相互正交的两个垂直偏振态上产生极性相反的脉冲；将所述极性相反的脉冲进行时延处理，组合成超宽带单周期脉冲形状的光脉冲；对所述光脉冲进行光电探测，产生超宽带单周期脉冲。本发明专利技术还公开了一种超宽带单周期脉冲的产生装置。本发明专利技术采用高非线性光纤来实现交叉偏振调制，并使用滤波器滤除信号光干扰，交叉偏振产生的波形稳定；而且，本发明专利技术便于实现基于用户的光载超宽带信号的编码和调制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电子技术和光纤通信
，特别是涉及一种超 5宽带单周期脉冲的产生方法和装置。
技术介绍
从二十世纪70年代起，UWB ( Ultra Wide Band,超宽带)技术 被广泛用于雷达、传感和军用通讯之中。随着2002年FCC (Federal Communications Commission ，美国联邦通信委员会)规定UWB技术 io 可以被用于民用通信之中，UWB的系统可以接入并共享3.1 10.6GHz 的7500MHz带宽，这项技术引起了广泛关注。UWB通信以其功耗低、 传输速率高、抗干扰能力强等优点正成为短距无线通信的有力竟争技术。但是，由于微波电子器件对高频信号的处理能力有限，使得产生 的UWB单周期脉冲相对带宽较窄，效率不高。ROF( Radio over Fiber,15光载微波)传输技术是近来发展起来的利用光学处理方法及光纤来产 生和传输微波信号的新技术。ROF技术利用光纤传输的大带宽和低 损耗特性，大大改善了微波传输信道。同时光学处理器件也具有大带 宽特性，可以实现传统微波器件无法实现的超宽带微波信号处理功 負L基于此，光载超宽带系统(UWB over fiber)的想法也应运而生，20 通过高效、低损耗的光纤分配网络提高UWB系统的扩展范围，成为 未来宽带无线接入网络的基本设想。任意UWB波形的产生是光载UWB系统的关键技术。近期国际 上一些研究院所开展了应用于UWB系统的单周期脉冲的光学产生方 法，这种方法具有很宽的工作带宽、波形容易调节并且易于在光纤中25 传输，同光纤系统结合。因此，这种方法为未来UWBoverfiber应用 的一个技术基础，有着广泛的应用前景。目前主要的光生UWB单周期脉冲的方法主要使用光纤或者半导体光放大器中的交叉相位调制 来实现，或相位调制和偏振调制共同实现，但采用该方法不易产生稳 定的单周期脉冲且同时可对其进行编码和调制。
技术实现思路
5 本专利技术实施例要解决的问题是提供一种超宽带单周期脉冲的产 生方法和装置，以克服现有技术中不易产生稳定的单周期脉冲且同时 可对其进行编码和调制的缺陷。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案提供 一种超宽带单周期脉冲的产生方法，包括以下步骤生成信号光；将所述信号光与探 io 测光进行交叉偏振调制；将调制后的探测光通过滤波器滤波，在相互 正交的两个垂直偏振态上产生极性相反的脉冲；将所述极性相反的脉 冲进行时延处理，组合成超宽带单周期脉冲形状的光脉冲；对所述光 脉冲进行光电探测，产生超宽带单周期脉冲。其中，所述生成信号光的步骤，具体包括根据输入的脉冲波形， is调制器将输入的光信号进行调制；调制后的光信号经过标准单模光纤 延时展宽成为信号光。其中，所述将信号光与探测光进行交叉偏振调制的步骤，具体包 括通过偏振控制器调整所述信号光的偏振态；将所述信号光与探测 光耦合进入大功率掺铒光纤放大器，提高所述信号光和探测光的功 20率；所述信号光与探测光在高非线性光纤中发生交叉偏振调制。其中，所述将极性相反的脉冲进行时延处理的步骤，具体为将 所述脉冲输入产生双折射现象器件，使得所述极性相反的脉冲产生一 定的时延。其中，当所述产生双折射现象器件为保偏光纤时，所述时延由25 公式T =-确定，其中T为时延，L为保偏光纤的长度，B为保偏光纤的拍长，入为通信波长，C为真空中的光速。其中，在将所述'脉冲输入保偏光纤的步骤之前，还包括通过偏振控制器调整所述脉冲，使得两个垂直偏振态脉冲与保偏光纤的两个主轴对准。5 其中，在对所述光脉冲进行光电探测的步骤之前，还包括对所述超宽带单周期脉冲形状的光脉冲进行衰减。本专利技术实施例的技术方案还提供一种超宽带单周期脉冲的产生 装置，所述装置包括信号光生成单元，用于生成信号光；交叉偏振 调制单元，用于将所述信号光与探测光进行交叉偏振调制；滤波器， io 用于将调制后的探测光进行滤波，在相互正交的两个垂直偏振态上产 生极性相反的脉冲；产生双折射现象器件，用于将所述极性相反的脉 冲进行时延处理，组合成超宽带单周期脉冲形状的光脉冲；光电探测 单元，用于对所述光脉冲进行光电探测，产生超宽带单周期脉冲。 其中，所述信号光生成单元包括脉冲波形发生器，用于产生脉 is冲波形；锁模激光器，用于生成光信号；马赫曾德尔调制器，用于根 据所述脉冲波形，将所述光信号进行调制；标准单模光纤，用于将所 述调制后的光信号延时展宽成为信号光。其中，所述交叉偏振调制单元包括偏振控制器，用于调整所述 信号光的偏振态；大功率掺铒光纤放大器，用于提高信号光和探测光 20的功率；高非线性光纤，所述信号光与探测光在高非线性光纤中发生 交叉偏振调制。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下优点 本专利技术实施例釆用高非线性光纤来实现交叉偏振调制，并使用滤 波器滤除信号光干扰，交叉偏振产生的波形稳定；而且，本专利技术便于 25实现基于用户的光载超宽带信号的编码和调制。附图说明图l是本专利技术实施例的一种单周期脉冲产生的原理示意图；图2是本专利技术实施例的一种单周期脉冲产生的装置图； 图3是本专利技术实施例的 一种经过马赫曾德尔调制器调制后的电时 域脉冲图4是本专利技术实施例的一种产生的正极性超宽带单周期脉冲示意5图5是本专利技术实施例的一种产生的负极性超宽带单周期脉冲示意图6是本专利技术实施例的 一种交叉相位调制后的光谱图； 图7是本专利技术实施例—的 一种电脉冲时域脉冲序列图； io 图8是本专利技术实施例的一种产生的正极性超宽带单周期脉冲序列示意图9是本专利技术实施例的 一种产生的负极性超宽带单周期脉冲序列示意图。 具体实施例方式15 下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术实施例的本专利技术实施例的 一 种单周期脉冲产生的原理示 意图如图l所示。首先生成的信号光与探测光进行交叉偏振调制，然 后将调制后的探测光通过带通滤波器滤波，在相互正交的两个垂直偏20 振态上产生极性相反的脉冲；再对该脉冲进行时延处理后，组合成超 宽带单周期脉冲形状的光脉冲；最后对所述光脉冲进行光电探测，产 生超宽带单周期脉冲。本专利技术实施例的 一种单周期脉冲产生的装置如图2所示，调整锁 模激光器输出的脉冲宽度为2ps,被调制后经过标准单模光纤延时展25 宽成为信号光，由大功率掺铒光纤放大器(EDFA)提高信号光和探 测光的功率，以使两束光发生交叉偏振调制，即信号'T'和信号"0" 使探测光发生的偏振态旋转不同，从而实现探测光的偏振方向在信号光为"1"时旋转90度，而在信号光为"0"时不发生旋转。光矢量的任意 一个振动状态都可以分解为x分量和y分量，并由 琼斯矢量来表示。据此，输入的探测光可以表示为<formula>formula see original document page 9</formula>在高非线性光纤中发生交叉偏振调制后的出射光，可以表示为<formula>formula see original document page 9</formula>A. ， ~和A分别表示沿x方向和^方向偏振分量的振幅和初始 相位；A, A分别表示交叉偏振调制引起的相位变化。忽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽带单周期脉冲的产生方法，其特征在于，包括以下步骤：　生成信号光；　将所述信号光与探测光进行交叉偏振调制；　将调制后的探测光通过滤波器滤波，在相互正交的两个垂直偏振态上产生极性相反的脉冲；　将所述极性相反的脉冲进行时延处理，组合成超宽带单周期脉冲形状的光脉冲；　对所述光脉冲进行光电探测，产生超宽带单周期脉冲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏伟，陈明华，谢世钟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]