光单边带调制装置.pdf

一种光通信技术领域的光单边带调制装置，包括：分光器、DDMZM、MZM、耦合器、选频放大器和强度相位控制单元，其中：分光器的一个分路端与DDMZM相连，分光器的另一个分路端与强度相位控制单元相连，DDMZM与选频放大器相连，强度相位控制单元与MZM相连，选频放大器与耦合器的一个分路端相连，MZM与耦合器的另一个分路端相连，所述的强度相位控制单元包括：衰减器和FDL，所述的选频放大器包括：光环形器、IL-FPLD和光滤波器。本发明能够生成边带和高阶谐波抑制较好的光单边带信号，且具有结构简单、易集成、动态可配置和稳定性好的优点，适用于OSSB传输系统、WDM-PON中基于SCM方式的广播方案和基于多个副载波方式的高速大容量传输系统。

1.  一种光单边带调制装置，包括：分光器、强度相位控制装置和耦合器，其特征在于，还包括：DDMZM、选频放大器和MZM，其中：分光器的一个分路端与DDMZM相连传输光载波信号，分光器的另一个分路端与强度相位控制单元相连传输光载波信号，DDMZM与选频放大器相连传输光载波抑制双边带信号，强度相位控制单元与MZM相连传输光载波信号，选频放大器与耦合器的一个分路端相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息，MZM与耦合器的另一个分路端相连传输调制了数据的光载波信号，耦合器的合路端输出光单边带信号；
所述的选频放大器用于获得光载波抑制双边带信号的一个边带，包括：光环形器、IL-FPLD和光滤波器，其中：光环行器的输入端与DDMZM相连传输光载波抑制双边带信号，光环行器的一个输出端与IL-FPLD相连传输光载波抑制双边带信号，光环行器的另一个输出端与光滤波器相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息，光滤波器与耦合器相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息。

2.  根据权利要求1所述的光单边带调制装置，其特征是，所述的分光器是1×2分光器。

3.  根据权利要求1所述的光单边带调制装置，其特征是，所述的耦合器是2×1耦合器。

4.  根据权利要求5所述的光单边带调制装置，其特征是，所述的光环行器是三端口光环行器。

5.  根据权利要求1所述的光单边带调制装置，其特征是，所述的强度相位控制单元用于控制一路光载波的强度和相位，包括：衰减器和FDL，其中：衰减器的输入端与分光器的输出端相连传输光载波信号，衰减器的输出端与FDL的输入端相连传输一路光载波信号，FDL的输出端与MZM相连传输光载波信号。

6.  根据权利要求1所述的光单边带调制装置，其特征是，所述的光滤波器是光带通滤波器。

光单边带调制装置
技术领域
本发明涉及的是一种光通信技术领域的装置，具体是一种光单边带调制装置。
背景技术
随着各种新业务的不断涌现，人们对高速大容量传输的需求越来越大。为了能够充分利用光谱资源从而实现高速大容量传输的需求，人们提出了副载波调制方案。副载波调制是指先将数据调制到射频载波上产生射频信号，后用射频信号调制光载波，产生具有边带的副载波调制信号。在射频信号调制光载波时，会产生上下两个边带的光双边带信号，光双边带信号的上下两个边带携带的数据是一样的，在调制时，上下两个边带均分光功率，在放大时，两个边带会互相争夺放大资源，此外，光双边带信号的两个边带频率不一样，在传输时会受到色散的影响，一方面由于分配到数据上的功率较低，另一方面由于色散的影响，用光双边带信号传输数据效果较差。因此人们希望用一个边带来传输数据，这就是光单边带传输，光单边带信号相对于光双边带信号来说，由于它只有一个边带，在调制时，功率会集中分配到这个边带上，在放大时也会集中放大这个边带，此外，在传输时也不易受到色散影响，因此光单边带信号传输数据效果要优于光双边带信号。如何产生光单边带信号即光单边带调制装置成为了人们研究的热点。
经对现有文献检索发现，Tao Wang等人在2009年的CHINESE OPTICS LETTERS(中国光学快报)上发表了题为“Generation of Linearized Optical Single Sideband Signal forBroadband Radio over Fiber Systems(宽带无线光纤通信系统中线性光单边信号的产生)”的文章，提出了一种基于光带通滤波器的光单边带调制装置，该装置包括：分光器、unbalanced DPMZM(不平衡双并行马赫曾德调制器)、光带通滤波器、耦合器、可调光衰减器和光延迟线，其中：分光器的一个分路端与unbalanced DPMZM相连传输光载波信号，分光器的另一个分路端与可调光衰减器相连传输光载波信号，unbalanced DPMZM与光带通滤波器相连传输光载波抑制双边带信号，可调光衰减器与光延迟线相连传输光载波信号，光带通滤波器与耦合器的一个分路端相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息，光延迟线与耦合器的另一个分路端相连传输光载波信号，耦合器的合路端输出光单边带信号。但是该装置存在以下缺点：
1)unbalanced DPMZM成本高，直接增加了整个装置的成本；
2)当边带间的间隙较小时，需要光带通滤波器的带宽较小，那么通过滤波器很难将其中一个边带完全滤除，这就会影响所生成的光单边带信号的质量，且成本高；且当光载波和射频载波发生变化导致边带在频谱上移动时，需要重新配置滤波器的参数，从而需要一个可动态配置参数的可调滤波器，可调滤波器的成本也比较高；
3)该技术中不能同时在光载波和边带上调制数据。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种光单边带调制装置，本发明采用注入锁模法布里波罗激光器，能够生成边带和高阶谐波抑制较好的光单边带信号，利用MZM实现了光载波和边带数据的同时调制，且具有结构简单、易集成、动态可配置和稳定性好的优点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：分光器、DDMZM(双驱动马赫曾德调制器)、MZM(马赫曾德调制器)、耦合器、选频放大器和强度相位控制单元，其中：分光器的一个分路端与DDMZM相连传输光载波信号，分光器的另一个分路端与强度相位控制单元相连传输光载波信号，DDMZM与选频放大器相连传输光载波抑制双边带信号，强度相位控制单元与MZM相连传输光载波信号，选频放大器与耦合器的一个分路端相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息，MZM与耦合器的另一个分路端相连传输调制了数据的光载波信号，耦合器的合路端输出光单边带信号。
所述的选频放大器用于获得光载波抑制双边带信号的一个边带，包括：光环形器、IL FPLD(注入锁模法布里波罗激光器)和光滤波器，其中：光环行器的输入端与DDMZM相连传输光载波抑制双边带信号，光环行器的一个输出端与IL FPLD相连传输光载波抑制双边带信号，光环行器的另一个输出端与光滤波器相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息，光滤波器与耦合器相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息。
所述的光滤波器是光带通滤波器。
所述的强度相位控制单元用于控制一路光载波的强度和相位，包括：衰减器和FDL(光纤延迟线)，其中：衰减器的输入端与分光器的输出端相连传输光载波信号，衰减器的输出端与FDL的输入端相连传输一路光载波信号，FDL的输出端与MZM相连传输光载波信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)将unbalanced DPMZM替换为DDMZM，大大降低了成本；
2)采用光环形器、IL-FPLD和光滤波器组成的选频放大器，成本低，且IL-FPLD动态调谐性较好，只需控制温度让IL-FPLD多个模式中的一个模式与光载波抑制双边带信号的其中一个边带对齐，就可完成选频功能，生成边带和高阶谐波抑制较好的光单边带信号；这里由于用了IL-FPLD，已经预先对一个边带起到了抑制作用，所以对光带通滤波器的带宽要求降低了，因此降低了成本；
3)增加了MZM，实现了同时在光载波和边带上调制数据。
附图说明
图1为本发明装置组成示意图；
其中：1-分光器；2-DDMZM；3-MZM；4-耦合器；5-选频放大器；6-强度相位控制单元；7-光环形器；8-IL-FPLD；9-光滤波器；10-衰减器；11-FDL。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的装置进一步描述：本实施例在以本发明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，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本实施例包括：1×2分光器1、DDMZM 2、MZM 3、2×1耦合器4、选频放大器5和强度相位控制单元6，其中：1×2分光器1的一个分路端与DDMZM 2相连传输光载波信号，1×2分光器1的另一个分路端与强度相位控制单元6相连传输光载波信号，DDMZM 2与选频放大器5相连传输光载波抑制双边带信号，强度相位控制单元6与MZM 3相连传输光载波信号，选频放大器5与2×1耦合器4的一个分路端相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息，MZM 3与2×1耦合器4的另一个分路端相连传输调制了数据的光载波信号，2×1耦合器4的合路端输出光单边带信号。
所述的1×2分光器1用于将光载波信号分成两路，其型号是1310/1550普通型1×2单模光纤分路器。
所述的DDMZM 2用于在光载波信号上调制生成光载波抑制双边带信号，其型号是10Gb/s双驱动马赫曾德调制器。
所述的MZM 3用于调制一路光载波数据，其型号是10Gb/s LiNBO3电光调制器。
所述的2×1耦合器4用于将光载波抑制双边带信号的一个边带与光载波组合得到光单边带信号，其型号是1310/1550普通型2×1单模光纤耦合器。
所述的选频放大器5用于获得光载波抑制双边带信号的一个边带，包括：光环形器7、IL-FPLD 8和光滤波器9，其中：光环行器7的输入端与DDMZM 2相连传输光载波抑制双边带信号，光环行器7的一个输出端与IL-FPLD 8相连传输光载波抑制双边带信号，光环行器7的另一个输出端与光滤波器9相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息，光滤波器9与2×1耦合器4相连传输光载波抑制双边带信号的一个边带信息。
所述的光环行器7用于光信号的环形传输，其型号是1310/1550三端口光环形器。
所述的IL-FPLD 8用于光载波抑制双边带信号的注入锁模，其型号是1550窗口IL-FPLD。
所述的光滤波器9用于滤除IL-FPLD的多余模式，其型号是1310/1550光带通滤波器。
所述的强度相位控制单元6用于控制一路光载波的强度和相位，包括：衰减器10和FDL11，其中：衰减器10的输入端与1×2分光器1的输出端相连传输光载波信号，衰减器10的输出端与FDL 11的输入端相连传输一路光载波信号，FDL 11的输出端与MZM 3相连传输光载波信号。
所述的衰减器10用于控制一路光载波的强度。
所述的FDL 11用于控制一路光载波的相位。
本实施例的工作过程是：当光载波输入到本实施例装置后，经过1×2分光器1后，被分成两路光载波分别从1×2分光器1的两个光输出口输出，其中一路光载波进入DDMZM 2，用射频载波驱动DDMZM 2的上臂，用电压为0的直流驱动DDMZM 2的下臂，将DDMZM 2的上下臂的偏置电压之差设置为V_pi，由于下臂的光载波相位与上臂的光载波相位相差为180°，所以光载波被抑制，从而产生光载波抑制双边带信号；光载波抑制双边带信号进入选频放大器5中，在选频放大器5中，光载波抑制双边带信号经光环形器7环形方向的输入端口a进入到光环形器7环形方向的输出端口b，经过光环形器7环形方向的输出端口b进入到IL-FPLD中，将数据调制到IL-FPLD 8上，控制IL-FPLD 8的工作温度，使IL-FPLD 8的多个模式中的一个模式与光载波抑制双边带信号的一个边带对齐，而让另一个边带和其他高阶谐波不与任何一个模式对齐，从而使对齐其中一个模式的那个边带得到增益并调制上数据，使不与任何一个模式对齐的另一边带和高阶谐波得到抑制，从IL-FPLD 8输出的光信号经光环形器7环形方向的输出端口b后，从光环形器7环形方向的输出端口c输入到光滤波器9中，通过光滤波器9将IL-FPLD 8输出的光信号中其他模式滤除，得到光载波抑制双边带信号的一个边带；1×2分光器1的另一路光载波进入强度相位控制单元6中，在强度相位控制单元6中，光载波经衰减器10后进入FDL 11，通过调节衰减器10实现对光载波的强度控制，通过调节FDL 11实现对光载波的相位控制；经过强度相位控制单元6后，光载波进入MZM 3中，用数据驱动MZM 3，设置偏置电压，数据调制到光载波上。光载波抑制双边带信号的一个边带和调制了数据的光载波分别进入2×1耦合器4的两个光输入口，从2×1耦合器4的光输出口输出将光载波抑制双边带信号的一个边带和调制了数据的光载波组合起来的光单边带信号。
本实施例适用于OSSB(光单边带)传输系统、WDM-PON(波分复用无源光网络)中基于SCM(副载波)方式的广播方案和基于多个副载波方式的高速大容量传输系统，其优点为：
1)能够生成边带和高阶谐波抑制较好的光单边带信号，利用IL-FPLD 8的注入锁模特性，不仅能够选择特定频率的边带信号放大并调制上数据，而且能够对另一个边带和高阶谐波起到抑制作用；
2)具有动态可配置性，如果改变了光载波频率或者射频载波的频率使得光载波抑制双边带信号的边带在频谱上移动，只需调节IL-FPLD 8的工作温度，让IL-FPLD 8的模式在频谱上移动，使IL-FPLD 8多个模式中的一个模式与光载波抑制双边带信号的其中一个边带对齐，就可完成选频功能，生成边带和高阶谐波抑制较好的光单边带信号；
3)稳定性好，由于IL-FPLD 8主要依赖于温度，只要做好温度控制，就可实现工作状态的稳定；
4)装置结构简单可行且易集成，各元器件均采用现有成熟技术，成本大大降低；
5)增加了MZM 3，实现了同时在光载波和边带上调制数据。