一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统，高载频40GHz，数据速率10Gbit/s，无中继长跨距84.7km。10Gbit/s?NRZ电数据信号经由SHF803P放大后进入40G强度调制器，DFB激光90％的部分经偏振控制器同时进入该调制器，激光被电数据强度调制产生高速率调制光；该光谱90％部分经掺铒光纤放大器放大、XTM50滤波得到40GHz多倍时钟光谱，该时钟光谱与高速率调制光10％部分由VOA调整幅度后合路得到高速率光毫米波；光毫米波经KPS掺铒光纤放大器放大后进入近色散平坦光纤组传输，在远程基站拍频后形成电毫米波。本方法可拓展研究载频20GHz、30GHz、50GHz的高比特率光毫米波系统，可应用于微波光子学等领域。
【专利说明】一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统，可应用于微波光子学、光纤通信、无线光纤接入等领域。
【背景技术】
[0002]近年来，大数据、移动话务、宽带流媒体等各种业务不断剧增，高速率大容量无线通信需求日益增加。为了实现无线宽带通信，提高其工作频率，将光纤通信技术和高频无线接入融合起来的光毫米波通信技术Radio-over-Fiber(RoF)应需而生。目前，光毫米波产生、传输与接收技术作为一种新兴发展起来的通信技术已经成为实现超宽带接入的研究热点。
[0003]鉴于光毫米波系统对器件性能参量、光纤参量等要求苛刻，目前光毫米波产生实验技术中，大多采用数据较低速率、传输单跨距短情况，如NRZ光毫米波信号60GHz、2.5Gbit / s>50km[IHongjun Zheng, Shanliang Liu, Xin Li, Weitao Wang,Zhen Tian.Generation and transmission simulation of60G millimeter-wave byusing semiconductor optical amplifiers for radio—over—fiber systems.0pticsCommunications.282(22):4440-4444 (2009) ]，OFDM 格式光毫米波信号 19GHz、4Gbps、50km[2C.Lin, Y.Lin, J.(J.)Chen, S.Dai, P.T.Shih, P.Peng, and S.Chi, " Opticaldirect—detection OFDM signal generation for radio—over—fiber I ink usingfrequency doubling scheme with carrier suppression， " Opt.Expressl6，6056-6063(2008)]， 00K 光毫米波 60GHz 与 56GHz，lGbps、50km[3Liang Zhang, MingZhu, Chenhui Ye, Shu-Hao Fan，Cheng Liu, Xiaofeng Hu, Pan Cao, Qingjiang Chang,Yikai Su, and Gee-Kung Chang, " Generation and transmission of multibandand mult1-gigabit60-GHz MMW signals in an RoF system with frequencyquintupling technique，" Opt.Express21，9899-9905 (2013) ]，OFDM 光毫米波 60GHz，4.65GbpsX8channels、40km[4Li Tao，Jianjun Yu,Qi Yang，Yufeng Shao,Junwen Zhang,and Nan Chi，" A novel transform domain processing based channel estimationmethod for OFDM radio-over-fiber systems，" Opt.Express21，7478-7487(2013)]。然而，我国幅员辽阔、人口众多，信息通信需求迅猛增长，高比特率光毫米波产生与长跨距传输的需求变得日益迫切。
[0004]专利申请内容
[0005]在光毫米波高速率、长跨距需求日益迫切情况下，本发明提出了一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统，系统高载频40GHz，数据高速率IOGbit / S，长跨距84.7km ;调整系统参数，载频可拓展到20GHz、30GHz、50GHz。
[0006]本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是:
[0007]针对40GHz、IOGbit / s高速率光毫米波系统，本发明提出了一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统，拟釆用的技术方案:安捷伦43Gbit / s误码仪81250输出的IOGbit / s高速率NRZ伪随机脉冲序列电数据信号经由宽带电放大器SHF803P放大后进入40G高速宽带强度调制器MOD ;窄线宽DFB激光器产生的激光经10:90分路器OCl分路后，其中10%的激光可用于产生远程光本振源，此处不讨论；其中90%的激光经光偏振控制器PC同时进入40G高速宽带强度调制器MOD ;窄线宽激光被电数据强度调制产生高速率宽带调制光，这里产生的高速率宽带调制光可分路作为下行光毫米波信号的部分即此系统同时产生光毫米波与远程光振荡源，但我们这里仅讨论产生光毫米波情况；高速率宽带调制光由10:90分路器0C2分路后，其中90%的光波经掺铒光纤放大器EDFAl放大后进入光滤波器XTM50，滤波后得到40GHz多倍时钟光谱，该时钟光谱与分路器0C2分出的10%的激光光谱由可调光衰减器VOA调整后经50:50合路器0C3合路后得到高速率光毫米波；光毫米波经KPS掺铒光纤放大器放大后进入近色散平坦光纤组Fiber传输，单跨距传输光纤组长度84.7km (由G655光纤8.47km和色散平坦光纤76.23km连接组成)；光毫米波到达远程基站拍频后形成电毫米波信号。采用光谱仪AQ6319、示波器DSA8300在光路环节跳线接入进行测量光谱、眼图信息。
[0008]本发明的有益效果是:
[0009]在40GHz、IOGbit / s高速率光毫米波系统中，本发明提出了一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统；采用同一个DFB激光光源同时产生高速率光毫米波与远程光本振源，可有效抑制相位噪声；采用的激光器具有窄线宽、高边模抑制比等性能，能有效抑制强度噪声；采用IOGbit / s高速率数据通过一个宽带强度调制器去强度调制DFB激光可提高数据速率。采用G655和色散平坦光纤组成的近色散平坦光纤组进行传输，能有效提高信号输入功率和减小全跨距色散，提高传输性能；与采用射频和基带信号分别调制相位和强度的两种产生光毫米波方法相比，本发明能够同时产生高速率光毫米波与远程光本振源，光毫米波产生与传输方案新颖、跨距长。本专利方法与装置可作为探索研究高比特率光毫米波系统的重要参考，可应用于微波光子学、光纤通信等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统装置图。I是安捷伦43Gbit / s误码仪81250，2是宽带电放大器SHF803P，3是40G高速宽带强度调制器MOD，4是窄线宽DFB激光器，5是10:90分路器OCl，6是光偏振控制器PC，7是是10:90分路器0C2，8是掺铒光纤放大器EDFA1，9是光滤波器XTM50，10是可调光衰减器V0A，11是50:50合路器0C3，12是KPS掺铒光纤放大器，13是近色散平坦光纤组Fiber，14是光谱仪AQ6319，15是示波器DSA8300。
[0011]图2是得到的高速率宽带调制光谱(a)及其眼图(b)。
[0012]图3是KPS掺铒光纤放大器放大后(KPS泵浦电流Ip=0.4A)的光毫米波。
[0013]图4是高速率宽带调制光在近色散平坦光纤传输84.7km后的眼图，图4(a)是仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(Ιρ=0.4A)，图4(b)是仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(Ip=0.6A)。
[0014]图5是光毫米波在近色散平坦光纤传输84.7km后的光谱，是仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(Ιρ=0.4A)【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施对本发明进一步说明。
[0016]图1所示，安捷伦43Gbit / s误码仪81250 (I)输出的IOGbit / s高速率NRZ伪随机脉冲序列电数据信号经由宽带电放大器SHF803P(2)放大后进入40G高速宽带强度调制器M0D(3);窄线宽DFB激光器(4)产生的激光经10:90分路器0(:1(5)分路后，其中10%的激光可用于产生远程光本振源，此处不讨论；其中90%的激光经光偏振控制器PC(6)同时进入40G高速宽带强度调制器MOD ;窄线宽激光被电数据强度调制产生高速率宽带调制光，这里产生的高速率宽带调制光可分路作为下行光毫米波信号的部分即此系统同时产生光毫米波与远程光振荡源，但我们这里仅讨论产生光毫米波情况；高速率宽带调制光由10:90分路器0C2(7)分路后，其中90%的光波经掺铒光纤放大器EDFAl (8)放大后进入光滤波器XTM50 (9)，滤波后得到40GHz多倍时钟光谱，该时钟光谱与分路器0C2分出的10%的激光光谱由可调光衰减器VOA (10)调整后经50:50合路器0C3(11)合路后得到高速率光毫米波；光毫米波经KPS掺铒光纤放大器(12)放大后进入近色散平坦光纤组Fiber (13)传输，单跨距传输光纤组长度84.7km (由G655光纤8.47km和色散平坦光纤76.23km连接组成)；光毫米波到达远程基站拍频后形成的电毫米波信号。最后，采用光谱仪AQ6319(14)对信号传输特性进行光谱检测分析处理。连接光谱仪AQ6319输入端口的光纤跳线拔下后可直接接到示波器DSA8300(15)去测量眼图等特性。其他光路环节也可跳线接入进行测量光谱、眼图信息。
[0017]图2是得到的高速率宽带调制光谱(a)及其眼图(b)。图2(a)中虚线椭圆标示的是40GHz的时钟谱，对它放大、滤波以及与主波合波等处理可得到光毫米波；图2(b)可见，眼图清晰、眼皮薄、张开度好。
[0018]图3是KPS掺铒光纤放大器放大后(KPS泵浦电流Ip=0.4A)的光毫米波。可见，光毫米波光谱清晰，数据中心光谱与时钟光谱间隔稳定在40GHZ(0.319nm)，两谱拍频后即为电毫米波，载波频率40GHz，数据速率IOGbps ;两光谱峰值差为3.9dBm ;可以通过调节滤波器XTM50的通带中心波长，两光谱间隔可拓展到20GHz、30GHz、50GHz ;调节掺铒光纤放大器EDFA1、滤波器XTM50带宽、可调衰减器可实现两光谱峰值的调节变化。
[0019]图4是高速率宽带调制光在近色散平坦光纤传输84.7km后的眼图，图4(a)是仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(Ιρ=0.4A)，图4(b)是仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(Ip=0.6A)。图4(a)可见，仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(IP=0.4A)时，传输后的眼图较好，但比传输前眼图差，眼皮变厚、抖动变大；图4(b)可见，图4(b)是仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(Ip=0.6A)下，传输后眼图与Ip=0.4A情况的图4(a)比较，眼皮更厚、眼图张开度不规则。这表明，并不是KPS掺铒光纤放大器泵浦电流越大越好，并不是功率越大越好。
[0020]图5是光毫米波在近色散平坦光纤传输84.7km后的光谱，是仅有KPS掺铒光纤放大器放大的情况(Ip=0.4A)，可见，由于长跨距光纤的损耗，传输后光谱比传输前的光谱(图
3)稍差，光功率下降；但仍能保持较好的清晰度。
【权利要求】
1.一种高载频高速率光毫米波产生与长跨距传输系统，其特征在于:安捷伦误码仪81250(1)输出的IOGbit / s高速率NRZ伪随机脉冲序列电数据信号经由宽带电放大器SHF803P(2)放大后进入40G高速宽带强度调制器MOD (3);窄线宽DFB激光器(4)产生的激光经10:90分路器0(:1(5)分路后，其中10%的激光可用于产生远程光本振源，此处不讨论；其中90%的激光经光偏振控制器PC (6)同时进入40G高速宽带强度调制器MOD ;窄线宽激光被电数据强度调制产生高速率宽带调制光，高速率宽带调制光由10:90分路器0C2(7)分路后，其中90%的光波经掺铒光纤放大器EDFAl (8)放大后进入光滤波器XTM50 (9)，滤波后得到40GHz多倍时钟光谱，该时钟光谱与分路器0C2分出的10%的激光光谱由可调光衰减器VOA(IO)调整后经50:50合路器0C3(11)合路后得到高速率光毫米波；光毫米波经KPS掺铒光纤放大器(12)放大后进入近色散平坦光纤组Fiber (13)传输，单跨距传输光纤组长度84.7km，其中光纤组由G655光纤8.47km和色散平坦光纤76.23km连接组成；光毫米波到达远程基站拍频后形成的电毫米波信号；采用光谱仪AQ6319(14)对信号传输特性进行光谱检测分析处理；连接光谱仪AQ6319输入端口的光纤跳线拔下后可直接接到示波器DSA8300(15)去测量眼图等特性；其他光路环节也可跳线接入进行测量光谱、眼图信息；可拓展研究载频20GHz、30GHz、50GHz的高比特率光毫米波系统。
【文档编号】H04B10/2513GK103840885SQ201410077500
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】郑宏军, 黎昕, 刘山亮, 胡卫生, 白成林, 张磊 申请人:聊城大学