利用相位调制器来实现宽带信号的光纤传输方法与流程

本发明涉及光纤通信技术领域和无线通信技术领域，特别涉及光通信技术中比较成熟的ROF(radio over fiber，光载射频)技术实现宽带信号传输的方法。

背景技术：

随着多媒体业务的不断发展，人们对信号的传输速率要求日益增高，而现有的传输带宽难以满足未来高速率的传输需求。ROF技术，可充分发挥光纤的低损耗，大带宽，抗电磁干扰的优势，实现宽带信号的远距离传输。

现有的ROF技术，一般采用马增强度调制的方法来对光信号进行调制，而马增强度调制器的存在偏压漂移的问题，会导致系统长时间稳定性差。为改善系统稳定性，一般需要偏压控制电路，但会导致系统成本的增高。

除采用马增强度调制器外，还可以采用相位调制器来调制光信号，但相对于强度调制，相位调制的接收无法通过简单的光电探测器来实现，因此导致接受端的结构复杂。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种利用相位调制器结合单模光纤，实现任意距离的宽带信号光纤传输。该方案具有不受偏压漂移影响、接收端结构简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述装置包括光源、射频信号源、相位调制器、单模光纤以及光电探测器。光源的输出端口与相位调制器相连；相位调制器的输出端口与单模光纤相连；单模光纤输出与光电探测器相连；射频信号源的输出端与相位调制器的射频输入端口相连；

本发明在工作时包括以下步骤：

(1)从激光器发出波长为1552nm的连续光经过保偏尾纤入射到相位调制器中；

(2)频率为f的宽带射频信号驱动相位调制器；

(3)宽带射频信号通过相位调制器对光载波进行调制；

(4)由于单模光纤的色散特性，可实现相位调制到强度调制的转换；

(5)光电探测器对单模光纤的输出进行拍频，可以得到传输后的宽带信号。

本发明提出一种利用相位调制器来实现宽带信号的光纤传输方法，由于使用相位调制器，本方案不存在偏压漂移的问题。利用单模光纤的色散特性，实现相位调制到强度调制的转换，因此接收端可采用强度检测，接收端结构简单。

附图说明

图1为本发明利用相位调制器来实现宽带信号的光纤传输方法示意图；

图2为图1的各处信号示意图；

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：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：

如图1所示，本实施例中，光源1、射频信号源2、相位调制器3、单模光纤4、光电探测器5。光源1的输出端口与相位调制器3相连，射频信号源2的输出端口与相位调制器3的射频输入端口相连，相位调制器3的输出端口与单模光纤相连。最后，经光电探测器5拍频后，在输出端得到传输后的宽带信号。

本实施例中，具体方法和原理包括以下步骤：

步骤一：光源产生工作波长λ为1552nm，功率为12dBm的连续光波E₁＝E₀exp(jω_ct)，其中ω_c为光波频率，E₀为光波幅度，连续光波输入到相位调制器；相位调制器半波电压V_π为6.3V。

步骤二：射频信号源输出幅度为V_RF，频率为ω_RF＝28GHz的100MHz宽带信号用于驱动相位调制器；则相位调制器输出信号可表示为：

其中，m₁＝πV_RF/V_π为IM调制器的调制指数，J_n(·)为第一类贝塞尔函数；

步骤三：相位调制器的输出连接单模光纤，单模光纤的传输函数为：

H(jω)＝exp[-αL/2+jβ₂L(ω-ω_c)²/2]

其中，L为光纤长度，α为光纤的衰减系数，β₂为光纤的色散系数；

步骤四：经单模光纤传输后，光信号可表示为：

其中，为射频边带相对于光载波的色散导致的相移。

步骤五：传输后的信号送入光电探测器进行拍频检测，输出的信号为：

从上式可以看出，忽略直流信号与二次谐波，得到了传输后的射频信号。由上式可知，当光纤长度为0km时，基带信号系数中因此无法探测到基带信号。而当光纤长度为4km的时，基带信号系数中可成功恢复出基带信号。当需要其他距离的宽带信号传输，只需要延长光纤长度为4km的倍数即可。因此，此方法可实现任意长度的宽带信号光纤传输方法。