一种具有SBS抑制的直调光发射机的制作方法

文档序号:17817094发布日期:2019-06-05 21:51
一种具有SBS抑制的直调光发射机的制作方法

本发明涉及有线电视技术领域,尤其涉及一种具有SBS(Stimulated Brillouin Scattering,受激布里渊散射)抑制的直调光发射机。



背景技术:

随着有线电视的发展,大部分的1310nm波段的光发射机将升级为1550nm波段的光发射机,因为1550nm波段的光在长距离传输时光纤衰减更少,而且可以使用WDM(Wavelength division multiplexing,波分复用)来传输模拟和数字信号,使得1550nm波段的多种波长光可以在同一根光纤中传输,能大大降低铺设长距离光纤的成本,更适合远距离传输。但是在长距离无中继光传输系统中,为提高接收端的光信噪比,直调光发射机后面一般都要接光纤放大器,提高入纤光功率来补偿光纤损耗,然而较高的入纤光功率会引起光纤中的非线性效应,SBS就是其中的一种非线性效应。但是SBS的阈值功率比较低,一般为7~8dBm,为了确保系统的最佳传输,系统的入纤光功率只能限制在SBS阈值以下,限制了传输距离的延长。因此,长距离传输系统中的光发射机,特别是直调光发射机,带有SBS抑制能力是非常重要的。

现有的抑制SBS的方法一般都是在光域对光进行直接处理,比如利用拉曼放大效应提高SBS阈值,但是拉曼放大器的成本较高,不适合批量商用,只应用在一些特殊的场合。



技术实现要素:

为了解决背景技术中存在的技术问题,本发明提出了一种具有SBS抑制的直调光发射机,可以有效抑制SBS的产生,提高系统的稳定性,延长传输距离。

本发明提出的一种具有SBS抑制的直调光发射机,包括:

激光器,将接收的射频信号直接调制后转换成光信号,通过光输出端口输出;

至少一个信号发生器,与中央控制器的频率设置接口和幅度设置接口连接,由中央控制器通过频率设置接口和幅度设置接口分别控制信号发生器的频率和幅度,产生带宽之外的低频交流信号;

合路器,输入侧分别与中央控制器的偏流控制接口和信号发生器的输出口连接,将激光器的偏流与低频交流信号合路后输入给激光器。

优选地,还包括:

第一可调射频衰减器,接收经射频输入端口获得的射频信号,对该射频信号的功率进行衰减;

第二射频放大器,输入端与第一可调射频衰减器输出端连接,对输入的射频信号进行放大;

第二可调射频衰减器,与第二射频放大器的输出端连接,对输入的射频信号进行衰减,衰减后输入激光器;

中央控制器,分别与第一可调射频衰减器和第二可调射频衰减器连接,分别控制第一可调射频衰减器和第二可调射频衰减器的衰减量。

优选地,还包括:第一射频放大器,连接在射频输入端口与第一可调射频衰减器之间。

优选地,中央控制器的偏流控制接口与合路器输入端之间串有阻隔电感L2。

优选地,合路器输出端与激光器的偏流输入端之间串有电感L1。

优选地,

激光器为同轴激光器、蝶形的DFB激光器或EML激光器。

优选地,激光器的射频输入引脚输入低频交流信号。

本发明中,在直调光发射机的基础上内置了SBS抑制电路,SBS抑制电路输入端接直调光发射机的控制电路,来控制信号发生器输出信号的频率范围和幅度大小,输出端与激光器的偏流合路之后输入给DFB激光器,以此方式将这个信号调制到DFB激光器的偏置电路上,使得DFB激光器输出光波的谱线宽度增加,从而提高了直调光发射机的SBS阈值,SBS阈值调节范围为10dBm~18dBm,使得直调光发射机的传输距离不再受限于激光器自身的SBS阈值,因而直调光发射机后面可以接光纤放大器,提高入纤光功率,所以传输距离大幅度提高。

附图说明

图1为本发明实施例1提出的一种具有SBS抑制的直调光发射机结构图;

图2为本发明实施例2提出的另一种具有SBS抑制的直调光发射机结构图;

图3为本发明实施例中SBS抑制电路的原理图;

图4为不带SBS抑制的直调光发射机在16dBm的光入长度为20km光纤条件下,不加输入信号时的测试链路的底噪频谱图;

图5是具有SBS抑制的直调光发射机在相同条件下测试的系统的底噪频谱图;

图6是本发明实施例在不同入纤光功率条件下测试到的MER随射频输入电平的变化曲线图;

图7是将SBS阈值分别调到10dBm、12dBm、14dBm、16dBm和18dBm时,在相对应的入纤光功率条件下测试到的MER随射频输入电平的变化曲线图。

具体实施方式

本发明实施例1提出了一种具有SBS抑制的直调光发射机,如图1所示,包括:第一可调射频衰减器(Tunable RF attenuator1)10,接收经射频输入端口(RF input port)获得的射频信号,对该射频信号的功率进行衰减后输入给射频放大器(RF Amplifier)20;第二射频放大器20,输入端与第一可调射频衰减器10输出端连接,对输入的射频信号进行放大;第二可调射频衰减器(Tunable RF attenuator2)30,与第二射频放大器20的输出端连接,对输入的射频信号进行衰减;DFB laser(Distributed feedback laser,分布式反馈激光器)40,与第二可调射频衰减器30连接,进行射频的直接调制后转换成光信号,通过光输出端口(Optical output)输出。中央控制器(Control)50,分别与第一可调射频衰减器10和第二可调射频衰减器30连接,分别控制第一可调射频衰减器10和第二可调射频衰减器30的衰减量;信号发生器(Signal Generator)60,与中央控制器50的频率设置接口和幅度设置接口连接,由中央控制器50通过频率设置接口和幅度设置接口分别控制信号发生器的频率和幅度,信号发生器60产生带宽之外的低频交流信号Dither,比如正弦波、方波、三角波等;合路器70,输入侧分别与中央控制器50的偏流控制接口(Bias Control)和信号发生器60的输出口连接,通过偏流控制接口(Bias Control)控制激光器的偏流,将激光器的偏流与低频交流信号合路后输入给DFB laser,该低频交流信号Dither输入给直调激光器,起到SBS抑制作用。

本发明实施例2提出了另一种具有SBS抑制的直调光发射机,如图2所示。与图1的区别在于:图2是使用两个信号发生器发出两个低频交流信号Dither1和Dither2合路后,输入给直调激光器,抑制SBS效应。图2中Control中央控制器通过Frequency set1和Frequency set2及Amplitude set1和Amplitude set2分别控制信号发生器Signal Generator1和Signal Generator2的频率和幅度。

本发明中,图1和图2中的射频链路连接不受限于原理框图中的连接方式,可以是图1和图2中的第一射频衰减器+射频放大器+第二射频衰减器+激光器的连接方式,也可以是第一射频放大器+第一射频衰减器+第二射频放大器+第二射频衰减器+激光器这种连接方式,还可以是别的连接方式。

图3是本发明实施例中SBS抑制电路的原理图。驱动激光器的射频从左边的RF to Laser端口输入,经过隔直电容C和匹配电阻R后注入给激光器Laser。图3右边是偏流控制和SBS抑制电路,偏流控制通过Bias Control端口输入,经过电感L2和小幅度的低频交流信号Dither经合路器Combiner合路之后,再经过电感L1输入给激光器Laser。电容C的作用是通交流信号,阻隔直流信号,即射频信号能通过电容C注入给激光器,但是右边输入的Bias Control直流信号被电容C阻隔,不会影响射频信号。电阻R的作用是阻抗匹配,因本发明的直调光发射机的射频阻抗是75ohm,而激光器发光二极管的阻抗并非75ohm,所以通过电阻R来实现阻抗匹配。电感L1起到通直流信号,阻隔部分交流信号的作用,输入给激光器的射频信号到L1就被阻隔了,不会影响到Bias Control的直流信号,而偏流控制信号Bias Control能通过L1给激光器提供偏流,但是小幅度的低频交流信号Dither能通过L1输入给激光器。Combiner是合路器,作用是将Bias Control提供的偏流和Dither信号合路,合路之后经L1输入给激光器。电感L2的作用有两个,一是阻隔Dither信号,防止其干扰Bias Control,影响激光器的偏流控制;二是通Bias Control直流控制信号。Dither是小幅度的低频交流信号,可以是正弦波信号、方波信号,也可以是三角波信号,这些都在本发明的包含范围,频率范围从1KHz~5MHz,幅度范围从1mV~5V。Dither信号是图1中的信号发生器产生的,可以通过图1或图2中的Control来控制产生信号的频率及设置产生信号的幅度。

图4是不带SBS抑制的直调光发射机在16dBm的光入长度为20km光纤条件下,不加输入信号时的测试链路的底噪频谱图,从频谱图中可以看出,因较大功率的光输入光纤,存在SBS非线性效应,接收机接收到的光转换为射频后,底噪被抬高很多。而图5是具有SBS抑制的直调光发射机在相同条件下测试的系统的底噪频谱图,从图4中看出,因存在SBS抑制效果,底噪基本被压制住。

图6是本发明在不同入纤光功率条件下测试到的MER(Modulated Error ratio,调制误差率)随射频输入电平的变化曲线。本次测试的直调光发射机的SBS阈值调试到16dBm。从图中看出,当入纤的光功率小于等于16dBm时,左半部分的MER曲线,随着输入射频功率的增加而线性增加,但是当入纤光功率大于16dBm时,左半部分的MER曲线却不再随输入功率而线性变化,而是当输入射频功率的电平到达某个值之后,MER突然就好了。如图6中的“19dBm Optic In20km”这根曲线,当射频输入功率为8dBmV/ch时,MER=33.2dB,而当射频输入功率增大到9dBmV/ch时,MER=38.3dB,射频输入功率只变化1dB,而MER却变好了5dB。这种突然的变化,原因是因为本次测试的光发射机的SBS阈值设定到16dBm,当入纤光功率为19dBm时,超过了16dBm这个阈值,SBS不能完全被抑制住,不加输入信号时的测试链路的底噪会和图4相似,底噪被抬高,这时,如果射频信号的电平过低,如图6中的8dBmV/ch,还是不能抑制SBS非线性效应。当射频信号的电平上升到9dBmV/ch时,在SBS阈值为16dBm的基础上,达到了SBS阈值为19dBm的临界值,刚好能抑制激光器的SBS非线性效应,所以测试到的MER指标突然就提高了。给光发射机输入较高的射频信号也能抑制SBS,原理与图3中加入Dither信号一样,都是在激光器的偏流处注入低频交流信号,使得激光器的折射率随电流的变化而变化,从而使得谱宽展宽。但如果仅仅通过提高输入有用的射频信号来抑制SBS,发射机的可用输入范围很小,仅仅为1dB以内。而在有线电视信号传输中系统中,射频信号电平会因为光功率稍微波动而会有较大变化,基本是光功率变化0.5dB,射频功率就会变化1dB左右,射频功率存在如此大的变化,仅仅依靠提高输入的有用信号的电平来抑制SBS显然是行不通的。

图7是将SBS阈值分别调到10dBm、12dBm、14dBm、16dBm和18dBm时,在相对应的入纤光功率条件下测试到的MER随射频输入电平的变化曲线。从图6中看出,设置到不同的SBS阈值,测试出的MER指标也有差异,基本趋势是SBS阈值调的越高,峰值MER也越低。图7中,SBS阈值为10dBm时,MER的峰值为42.4dB,而SBS阈值为18dBm时,MER降低为38.2dB。造成这一现象的原因和本发明的SBS抑制方法有关,因是在激光器的偏流处注入低频交流信号,相当于加入了噪声调制到激光器发出的光上,降低了系统的载噪比(载噪比是用来表示载波与噪声关系的标准测量尺度)。而如果SBS阈值越高,就需要越多的交流信号Tone,即信号幅度也要相对提高,相当于加入更多的噪声,所以峰值MER会降低。为解决这一问题,如图1及图2中,本发明通过中央控制器Control通过Frequency set和Amplitude set经过软件来调节信号发生器产生信号的频率和幅度,当需要多少SBS阈值时,通过软件直接设置,灵活使用,确保系统指标最优。

本发明的是在激光器的偏流处注入低频的交流信号,用来抑制直调光发射机SBS效应。这种抑制直调光发射机SBS效应的方式(在激光器的偏流处注入低频的交流信号,用来抑制直调光发射机SBS效应),无论激光器的类型是同轴激光器,还是蝶形的DFB激光器,或者是EML激光器,只要是这种抑制SBS的方式与本发明相同,都应在本发明的保护范围之内。

本发明又一实施例中,在激光器的射频输入引脚输入低频信号或者高频信号用来抑制SBS效应,不是在激光器的偏流控制引脚输入。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

再多了解一些
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