专利名称：利用环形谐振腔产生毫米波的方法
技术领域：
本发明涉及一种副载波信号的产生方法，特别涉及一种利用环形谐振腔 产生毫米波的方法。
背景技术：
随着移动通信技术、无线接入网等技术的迅速发展，对副载波的通信容 量的需求越来越高。为了提高信息的容量，电磁波的频率必须进一步提高。 从目前的微波波段提高到毫米波波段，是下一代包括无线通信在内的各种相 关技术发展最有希望的目标，受到各国科技界的重视。毫米波副载波光通信 需要解决的一个关键问题就是毫米波的产生。近年来毫米波发生器的研究工 作已经有了很多报道，提出了多种技术方案，大致上可以分成三种类型一 是使用外部光学调制器法，即利用外部光学调制器实现在毫米波频段的调 制。但是这种方法产生的毫米波信号功率随着传输距离和载波频率呈现周期 性的变化，为此需要采用单边带调制、光纤光栅色散补偿和光学相位共轭等 方法加以补偿；二是采用低频微波副载波光纤传输和在基站实现频率上转换 的技术。但是在基站中需要增加一个频率上转换器和相关的毫米波电路设 备，增加了基站的复杂性和成本；三是光外差的方法，光外差的方法是传输 两个频率差等于所需要的毫米波频率的窄线宽光波，其中之一携带了需要传 输信息的基带数据，在基站通过外差产生毫米波载波信号。因为在光外差法 中采用了两个半导体激光器，它们存在随机的相位噪声。由此产生的拍频毫 米波信号也将存在相位噪声。 发明内容本发明是针对现在毫米波的产生复杂、成本高或有噪声的问题，提出了一种 利用环形谐振腔产生毫米波的方法，用此方法产生亳米波成本低、工作可
罪
、结构简单，还非常易于进行毫米波波形的调节。
本发明的技术方案为 一种利用环形谐振腔产生毫米波的方法，包括如 下步骤
1) 、信号光和泵浦光通过第一耦合器输入到环形谐振腔，其中泵浦光功率、 作用时间和初始输入脉冲宽度可调；
2) 、环形谐振腔输出经过第二耦合器后进入高速光电探测器进行光电转换；
3) 、最后经带通滤波器来实现滤波后输出毫米波。
所述输入到环形腔中的光脉冲是高斯脉冲。
所述信号光和泵浦光的波长分别为1550nm和980nm。
本发明的有益效果在于本发明利用环形谐振腔产生毫米波的方法，用 此方法产生毫米波具有制作成本低、方便调谐、毫米波信号性能优良的优 点。
图1为本发明利用环形谐振腔产生毫米波的方法中产生毫米波路径示意图； 图2为本发明利用环形谐振腔产生毫米波的方法得到的毫米波示意图。
具体实施例方式
对于一个高斯脉冲，其在时域内通常的表达式为
五々)^exp - exp[/(2y〗 (1) L 2r」
对上式进行傅里叶变换，得到高斯脉冲的频域表达式为2r2
exp[z'^y]exp[-= V^rexp
-〗r O- 0)
(2)
对于波导环形谐振腔，其频域传输函数通过推导可以得到:
柳/、
,.柳《 ， * exp(—z-) —
_^_
&exp(-/^^)-1
(3)
式中"为波导等效折射率，Z为环形腔的周长。Z为环形腔的损耗因子， 7 = exp(-"/)。直通臂的光振幅耦合系数为^。耦合器的光功率分束比为 A:2 :(1-A2)。
当高斯脉冲通过环形谐振腔时，输出脉冲在频域上的表达式为
12, 、2
r exp(-z' _ ^ _^_
At* exp(-/ _ i
(4)
输出脉冲在时域上的表达式可以通过傅里叶逆变换得到:
(5)
,2 . /则/
」=r + "--
其中 c
利用公式(5)，适当的设计波导环形谐振腔的结构参数，可以将一个超 短的ps量级的脉冲变换为一个间隔为毫米波频率的脉冲序列，然后通过光
电二极管的光电转换，可以获得毫米波频率的射频信号的输出。可以通过调 节泵浦光功率，泵浦光作用时间和初始输入脉冲宽度调节输出毫米波的性
能，方便对毫米波进行调节(如图1产生毫米波路径示意图，信号光通过端口 1，泵浦光通过耦合器
2输入到环形谐振腔3，经过耦合器4后进入高速光电探测器5进行光电转 换，最后经带通滤波器6来实现滤波性能，输出毫米波信号。
假设环形谐振腔的腔长为5mm，有效折射率为1.5，信号光的波长为 1550nm，环形谐振腔的损耗因子为0.9，直通臂的振幅耦合系数为0.7，输 入泵浦光波长为980nm，输入脉冲的宽度为6ps。那么相对应的毫米波信号 频率为40GHz，输出脉冲在频域上的分布如图2所示。
权利要求
1、一种利用环形谐振腔产生毫米波的方法，其特征在于，包括如下步骤1)、信号光和泵浦光通过第一耦合器输入到环形谐振腔，其中泵浦光功率、作用时间和初始输入脉冲宽度可调；2)、环形谐振腔输出经过第二耦合器后进入高速光电探测器进行光电转换；3)、最后经带通滤波器来实现滤波后输出毫米波频率的射频信号。
2、根据权利要求1所述利用环形谐振腔产生毫米波的方法，其特征在于， 所述输入到环形腔中的光脉冲是高斯脉冲。
3 、根据权利要求1所述利用环形谐振腔产生毫米波的方法，其特征在于， 所述信号光和泵浦光的波长分别为1550nm和980rnn。
全文摘要
本发明涉及一种利用环形谐振腔产生毫米波的方法，将一个超短的ps量级的脉冲通过环形谐振腔变换为一个间隔为毫米波频率的脉冲序列，然后通过光电二极管的光电转换，可以获得毫米波频率的射频信号的输出。用此方法产生毫米波具有制作成本低、方便调谐、毫米波信号性能优良的优点。
文档编号H04B10/152GK101488810SQ20091004557
公开日2009年7月22日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者初凤红 申请人:上海电力学院