专利名称：一种采用SOA产生RoF系统毫米波的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用半导体光放大器(semiconductor optical amplifiers, S0A)产生光纤-无线(Radio-over-Fiber， ROF)系统毫米波的方法及装置，属于ROF通信 技术中毫米波产生领域。
背景技术：
近年来，电信(电话、短信等)、数据(浏览、点播等)、宽带流媒体等各种无线业务 不断剧增，高速大容量无线通信需求日益增加。为了实现无线宽带通信，必然要提高其工作 频率。然而，目前国内外的大多数无线业务都集中在3GHz以下，并且现有的低频段频率资 源几乎都已经被占用，但对于3GHz以上的频率资源却较少利用，特别是对于24GHz和60GHz 频段的两个大气传输高损耗窗口利用更少。如果能利用这一频段窗口通信，不但能充分利 用现有频谱资源，而且还可以实现超宽带的无线接入。但是，随着无线宽带通信工作频率的 提高，高层建筑物、高山、森林等复杂地理环境对电磁波的反射和屏蔽作用以及大气中由于 吸收和反射引起的损耗等逐渐增加，并使得无线宽带网络的组网变得复杂。为解决上述问 题，将光纤接入和高频无线接入融合起来的毫米波RoF通信技术应需而生。目前，RoF通信 技术作为一种新兴发展起来的光纤通信技术与无线通信技术相结合的接入技术已经成为 实现超宽带接入的研究热点。 RoF系统中毫米波的产生是大幅度降低成本和提高系统性能的关键技术之一。目 前，RoF系统通常有三种产生毫米波的方法直接强度调制，外部强度调制和光外差。其中， 光外差形式是产生毫米波的一种具有广阔应用前景的方法。该方法通常采用两个独立的单 模激光器，数据信号通过一个外部调制器调制到其中一个激光器发出的连续光波上，在光 电检测端对两个连续光波进行拍频就可以形成高频的毫米波信号。然而，由于两个激光器 相互独立导致的两光波初始相位无关给整个系统带来了很大的相位噪声，会使系统性能下 降。这使得R0F通信技术的深入研究和应用受到一定限制。
发明内容
为了克服RoF系统的上述不足，本发明给出了一种采用S0A产生RoF系统毫米波 的方法及装置，可有效降低系统的相位噪声，改善系统性能。本发明提出的方法巧妙，构建 的RoF系统毫米波产生装置相位噪声低、性能好、结构简单、价格便宜和易于实用，为ROF通 信系统优化及该领域的深入研究提供了有力支持。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用两个独立的单模激光器，数据 信号通过一个外部调制器调制到其中一个激光器发出的连续光波上(称为信号光fs)，另一 个单模激光器发出的连续光波(称为泵浦光fp)。然后，通过两个偏振控制器将泵浦光fp 和信号光fs偏振方向调整一致后输入S0A中，调节S0A的注入电流使泵浦光fp和信号光fs 在S0A中产生明显的四波混频效应，产生变换光2fp-fs和闲频光2fs-fp及其高次谐波。通 过滤波器得到信号光fs和变换光2fp-fs即为RoF系统所需的光毫米波，或者通过滤波器得到泵浦光fp和闲频光2fs-fp即为RoF系统所需的光毫米波，经过光纤(采用G655光纤与 色散平坦光纤色散管理方式)传输后，在光电检测端对光毫米波进行拍频就可以形成电毫 米波信号，其频率为2 (fp-fs)，可见，毫米波信号频率可以通过改变泵浦光fp或信号光fs进 行调整，以得到合适的频率(如10GHz、20GHz、40GHz、60GHz等)。这里最重要的是四波混频 效应将各个光波间的相位固定下来，否则，不产生四波混频；同时，传输光纤采用G655光纤 与色散平坦光纤色散管理方式，可有效减小系统信号传输过程中的色散损伤、非线性损伤 和衰减损伤。这样，就使得系统的相位噪声明显下降，性能提高。 本发明的有益效果是本发明提出的方法巧妙，构建的RoF系统毫米波产生装置 节省了昂贵的本地振荡信号、相位噪声低、性能好、结构简单、价格便宜和易于实用，为ROF 通信系统优化及该领域的深入研究提供了有力支持。
下面结合附图和实施对本发明进一步说明。 图1是本发明采用SOA产生RoF系统毫米波的装置示意图。 图中1.单模激光器，2.单模激光器，3.数据信号，4.马赫-曾德调制器，5.偏振 控制器，6.偏振控制器，7.波分复用器，8.半导体光放大器(S0A)，9.滤波器，10.掺铒光纤 放大器(EDFA)，ll.传输光纤，12.光电检测器，13.发射天线。
具体实施例方式
数据信号(3)通过一个马赫_曾德调制器(4)调制到其中一个单模激光器(1)发 出的连续光波上(称为信号光f》，另一个单模激光器(2)发出的连续光波(称为泵浦光 fp)。然后，分别通过两个偏振控制器(5)和(6)将信号光fs和泵浦光fp偏振方向调整一 致后由波分复用器(7)输入半导体光放大器S0A(8)中，调节SOA的注入电流使泵浦光fp和 信号光fa在S0A中产生明显的四波混频效应，产生变换光2fp-fs和闲频光2fs-fp及其高次 谐波。通过滤波器(9)得到信号光fs和变换光2fp-fs即为RoF系统所需的光毫米波，或者 通过滤波器(9)得到泵浦光fp和闲频光2fs-fp即为RoF系统所需的光毫米波。光毫米波 由掺铒光纤放大器EDFA(IO)放大后经光纤(11)传输(传输光纤(11)采用G655光纤与色 散平坦光纤色散管理方式，可有效减小系统信号传输过程中的色散损伤、非线性损伤和衰 减损伤)，然后在光电检测器(12)对光毫米波进行拍频就可以形成电毫米波信号，最后由 发射天线(13)发出。毫米波信号频率为2(fp-f》，可以通过改变泵浦光fp或信号光fs进 行调整，以得到合适的频率(如10GHz、20GHz、40GHz、60GHz等)。这里最重要的是四波混频 效应将各个光波间的相位固定下来，否则，不产生四波混频；同时，传输光纤(11)采用G655 光纤与色散平坦光纤色散管理方式，可有效减小系统信号传输过程中的色散损伤、非线性 损伤和衰减损伤。这样 就使得系统的相位噪声明显下降，性能提高，为R0F通信系统优化 及该领域的深入研究提供了有力支持。
权利要求
本发明是一种采用半导体光放大器(semiconductor optical amplifiers，SOA)产生光纤-无线(Radio-over-Fiber，ROF)系统毫米波的方法及装置，属于ROF通信技术中毫米波产生领域。其特征在于所述的方法和装置包括以下步骤采用两个独立的单模激光器，数据信号通过一个外部调制器调制到其中一个激光器发出的连续光波上(称为信号光fs)，另一个单模激光器发出的连续光波(称为泵浦光fp)。然后，通过两个偏振控制器将泵浦光fp和信号光fs偏振方向调整一致后输入SOA中，调节SOA的注入电流使泵浦光fp和信号光fs在SOA中发生明显的四波混频效应，产生变换光2fp-fs和闲频光2fs-fp及其高次谐波。通过滤波器得到信号光fs和变换光2fp-fs即为RoF系统所需的光毫米波，或者通过滤波器得到泵浦光fp和闲频光2fs-fp即为RoF系统所需的光毫米波，经过合适光纤组合传输后，在光电检测端对光毫米波进行拍频就可以形成电毫米波信号，其频率为2(fp-fs)，可见，毫米波信号频率可以通过改变泵浦光fp或信号光fs进行调整，以得到合适的频率(如10GHz、20GHz、40GHz、60GHz等)。
2. 根据权利1所述的方法，其特征在于泵浦光fp和信号光fs输入SOA后，采用SOA 产生明显的四波混频效应，产生变换光2fp-fs和闲频光2fs-fp及其高次谐波。通过滤波器 得到信号光fs和变换光2fp-fs即为RoF系统所需的光毫米波，或者通过滤波器得到泵浦光 fp和闲频光2fs-fp即为RoF系统所需的光毫米波。利用四波混频效应将各个光波间的相位 固定下来，从而可以使得系统的相位噪声明显下降，性能提高。
3. 根据权利1所述的方法，其特征在于传输光纤组合为采用G655光纤与色散平坦光 纤色散管理方式，可有效减小系统信号传输过程中的色散损伤、非线性损伤和衰减损伤。
全文摘要
本发明是一种采用半导体光放大器(semiconductor optical amplifiers，SOA)产生光纤一无线(Radio-over-Fiber，ROF)系统毫米波的方法及装置，属于ROF通信技术中毫米波产生领域。泵浦光和信号光输入SOA后，采用SOA产生明显的四波混频效应，通过滤波器得到RoF系统所需的光毫米波。利用四波混频效应将各个光波间的相位固定下来，从而可以使得系统的相位噪声明显下降，性能提高。然后，采用合适的光纤组合进行传输，将有效减小系统信号传输过程中的色散损伤、非线性损伤和衰减损伤。最后在光电检测端对光毫米波进行拍频产生电毫米波。本发明构建的RoF毫米波产生系统相位噪声低、性能好、结构简单、价格便宜和易于实用，为RoF毫米波系统优化及该领域的深入研究提供了有力支持。
文档编号H01S3/00GK101713900SQ20091000449
公开日2010年5月26日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者刘山亮, 郑宏军, 黎昕 申请人:聊城大学