一種高斯四階微分型超寬帶脈沖的產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]常用的超寬帶脈沖為高斯一至五階微分型脈沖。本發(fā)明涉及一種基于單個單驅(qū)動的光強度調(diào)制和普通單模光纖的高斯四階微分型超寬帶脈沖的產(chǎn)生方法。本發(fā)明屬于微波光子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是光載無線(RoF)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶(UWB)脈沖具有低功耗，抗多徑衰落，穿透性強、抗干擾能力強等優(yōu)點，非常適合應(yīng)用于無線通信、傳感器網(wǎng)絡(luò)、雷達成像及系統(tǒng)定位等領(lǐng)域。常用的UWB脈沖為高斯一至五階微分型脈沖。其中，高階的超寬帶脈沖(如:高斯四階微分型脈沖)的功率譜更滿足美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)定義的輻射掩蔽要求。目前，產(chǎn)生高斯四階微分型UWB脈沖的方法主要有兩種，一種是基于反射式半導(dǎo)體光放大器(RSOA)的馬赫曾德干涉儀結(jié)構(gòu)，另外一種是基于一個雙并行馬赫曾調(diào)制器(DPMZM)。
[0003]RSOA可以用來產(chǎn)生高斯微分型脈沖。高斯一階微分型(monocycle)脈沖可基于RSOA中的增益飽和效應(yīng)產(chǎn)生。高斯二階微分型(doublet)脈沖可基于級聯(lián)Turbo開關(guān)RSOA結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。通過重疊偏振態(tài)正交的低階超寬帶信號，可以產(chǎn)生高斯三階微分型(triplet)脈沖和高斯四階微分型(quadruplet)脈沖。(參考文獻[I]:Hanlin Feng,Mable P.Fok,ShilinXiao,Jia Ge ,Qi Zhou,Mary Locke,Ryan Toole and Weisheng Hu.A ReconfigurableHigh-Order UffB Signal Generat1n Scheme Using RSOA-MZI Structure[J]，IEEEPhotonics Journal，2014，V6(2): 1_8)。然而，以此法產(chǎn)生高斯微分型超寬帶脈沖，需要搭建較為復(fù)雜的系統(tǒng)，而且產(chǎn)生的脈沖波形與標(biāo)準(zhǔn)的高斯微分型脈沖相比仍有較大的差距。采用單個雙并行馬赫曾調(diào)制器(DPMZM)也可以產(chǎn)生高斯微分型超寬帶脈沖。此時，需要優(yōu)化調(diào)制器的兩路驅(qū)動信號的參數(shù)以及調(diào)整調(diào)制器的三個直流偏置點，才能生成高斯一至五階微分型脈沖。(參考文獻[2]:Qingjiang Chang,Yue Tian1Tong Ye ,Junming Gao ,andYikai Su.A 24—GHz Ultra-Wideband Over Fiber System Using Photonic Generat1nand Frequency Up-Convers1n[J], IEEE Photonics Technology Letters ,2008,V20
(19): 1561-1563.)(參考文南犬[3]:Xiaoqian Yang and Juanjuan Yan.Generat1n ofHigh Order UffB Pulses Based on a Single Dual Parallel March-Zehnder Modulator[C],14th Internat1nal Conference on Optical Communicat1ns and Networks(I⑶CN),Nanjing,China,2015: l-3)0此法雖然結(jié)構(gòu)較簡單，也可以產(chǎn)生較標(biāo)準(zhǔn)的波形，但是需要優(yōu)化調(diào)節(jié)的參數(shù)有六個，給實際操作帶來了不便。本發(fā)明針對以上的問題，基于單個單驅(qū)動的光強度調(diào)制器和普通單模光纖，提出一種高斯四階微分型UWB脈沖的產(chǎn)生方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開了一種高斯四階微分型超寬帶脈沖的產(chǎn)生方法，其基本原理為，首先采用單驅(qū)動的光強度調(diào)制器產(chǎn)生高斯二階微分型(Cbublet)UWB脈沖。然后將doublet脈沖經(jīng)一定長度的普通單模光纖進行傳輸，利用光纖中的色散效應(yīng)，使doublet脈沖波形邊緣產(chǎn)生抖動，演變?yōu)楦咚顾碾A微分型(quadrup let)脈沖。
[0005]具體而言，本發(fā)明所涉及的高斯四階微分型UWB脈沖產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，周期性高斯脈沖信號(5)驅(qū)動單驅(qū)動的光強度調(diào)制器(2)對激光器(I)發(fā)出的連續(xù)光進行調(diào)制，通過調(diào)節(jié)強度調(diào)制器的直流偏置電壓(6)和驅(qū)動信號的功率，使光強度調(diào)制器的輸出為doublet脈沖，此光脈沖經(jīng)過一段普通單模光纖(3)傳輸后，轉(zhuǎn)化為高斯四階微分型UWB脈沖(4)。
[0006]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0007]I)本發(fā)明所涉及的產(chǎn)生高斯四階微分型UWB脈沖的方法與其他方法相比，僅采用了單個單驅(qū)動的光強度調(diào)制器與普通單模光纖，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較簡單。
[0008]2)與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明只需要一路調(diào)制器驅(qū)動信號，需要調(diào)節(jié)的參數(shù)僅有光強度調(diào)制器的直流偏置點和驅(qū)動信號的功率，因而可操作性更強。
[0009]3)與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明采用了普通單模光纖，高斯四階微分型UWB脈沖可在相對于調(diào)制器所在位置的遠端產(chǎn)生，因此，也可應(yīng)用于分布式系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0010]圖1:本發(fā)明所涉及的高斯四階微分型UWB脈沖產(chǎn)生的系統(tǒng)框圖。
[0011]圖2:實驗和仿真獲得的脈沖波形，其中，實線表示實驗產(chǎn)生的信號波形，虛線表示仿真產(chǎn)生的波形。圖2(a)為調(diào)制器輸出未經(jīng)光纖傳輸時的波形；圖2(b)、(c)和(d)分別為經(jīng)過30km、40km和50km光纖傳輸后的波形。
[0012]圖3:實驗與仿真產(chǎn)生的脈沖的功率譜，其中，實線表示實驗產(chǎn)生的信號功率譜，虛線表示仿真產(chǎn)生的信號功率譜包絡(luò)，各圖中上部的虛線表示FCC輻射掩蔽，圖3(a)、(b)和(c)分別為強度調(diào)制器輸出經(jīng)過30km、40km和50km光纖傳輸后的功率譜。
[0013]具體的實施方式
[0014]本發(fā)明所提出的高斯四階微分型超寬帶脈沖產(chǎn)生方法，已通過理論仿真和實驗進行了驗證，實驗裝置如圖1所示，實驗過程及實驗結(jié)果結(jié)合【附圖說明】如下。
[0015]實驗中，脈沖模式發(fā)生器產(chǎn)生寬度為10ps的高斯脈沖，其具體模式為固定的“1000 0000 0000 0000”碼型，即脈沖重復(fù)頻率為0.625GHz。利用此脈沖信號驅(qū)動單驅(qū)動的光強度調(diào)制器，通過調(diào)節(jié)調(diào)制器的直流偏置點及高斯脈沖的功率，使調(diào)制器輸出為doublet脈沖，并經(jīng)普通單模光纖進行傳輸。光纖的色散參數(shù)為D = 16ps/ns/km，衰減系數(shù)為α =
0.215dB/km，有效截面積為Arff = 80ym2。實驗結(jié)果如圖2所示，其中，實線表示實驗產(chǎn)生的信號波形，虛線表示仿真產(chǎn)生的波形。圖2(a)為調(diào)制器輸出未經(jīng)光纖傳輸時的波形；圖2(b)、(c)和(d)分別為經(jīng)過30km、40km和50km光纖傳輸后的波形。由圖2中可以看出，實驗波形與仿真波形基本一致。當(dāng)信號未經(jīng)光纖傳輸時，信號呈現(xiàn)為高斯二階微分型(doublet)脈沖。當(dāng)信號經(jīng)過光纖傳輸30km、40km和50km后，信號的波形發(fā)生了變化，呈現(xiàn)為高斯四階微分型(quadruplet)脈沖。圖3為實驗與仿真產(chǎn)生的信號的功率譜，其中，實線表示實驗產(chǎn)生的信號功率譜，虛線表示仿真產(chǎn)生的信號功率譜包絡(luò)，各圖中上部的虛線表示FCC輻射掩蔽。圖3(a)、(b)和(c)分別為信號經(jīng)過30km、40km和50km光纖傳輸后的功率譜。從圖中可以看出，實驗產(chǎn)生的信號功率譜與仿真產(chǎn)生的信號功率譜包絡(luò)基本相符，但實驗產(chǎn)生的信號功率譜有一些低頻分量，這是由于在空碼處有一些噪聲波動。經(jīng)過光纖傳輸后的功率譜都滿足FCC輻射掩蔽要求。因此，圖2和3說明，利用本發(fā)明方法產(chǎn)生的高斯四階微分型超寬帶脈沖對所用光纖的長度并不敏感，可在較寬的光纖長度范圍內(nèi)得到滿足FCC輻射掩蔽要求的超寬帶脈沖。
[0016]以上實驗與仿真結(jié)果都說明了本發(fā)明的可行性。
【主權(quán)項】
1.基于單個單驅(qū)動的光強度調(diào)制器和普通單模光纖的高斯四階微分型超寬帶脈沖的產(chǎn)生方法，其特征在于包括以下器件:激光器(I)，一個單驅(qū)動的光強度調(diào)制器(2)，一段普通單模光纖(3)，一個高斯脈沖發(fā)生器(5)，一個直流電壓源(6);高斯脈沖發(fā)生器(5)輸出的高斯脈沖驅(qū)動單驅(qū)動的光強度調(diào)制器(2)調(diào)制激光器(I)產(chǎn)生的連續(xù)光波，直流電壓源(6)為單驅(qū)動的光強度調(diào)制器(2)提供直流偏置，光強度調(diào)制器(2)的輸出信號經(jīng)過普通單模光纖(3)傳輸，輸出高斯四階微分型超寬帶脈沖(4)。2.權(quán)利要求1所述的基于單個單驅(qū)動的光強度調(diào)制器和普通單模光纖的高斯四階微分型超寬帶脈沖的產(chǎn)生方法，其特征在于光強度調(diào)制器的輸出為高斯二階微分型脈沖，將其通過普通單模光纖傳輸后轉(zhuǎn)化為高斯四階微分型脈沖。3.權(quán)利要求1所述的基于單個單驅(qū)動的光強度調(diào)制器和普通單模光纖的高斯四階微分型超寬帶脈沖的產(chǎn)生方法，其特征在于，所產(chǎn)生的高斯四階微分型脈沖對所用的單模光纖長度不敏感，可在較寬的光纖長度范圍內(nèi)得到滿足美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)定義的輻射掩蔽要求的高斯四階微分型超寬帶脈沖。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單個單驅(qū)動的光強度調(diào)制和普通單模光纖的高斯四階微分型超寬帶脈沖的產(chǎn)生方法。本發(fā)明的實驗裝置如圖1所示，通過調(diào)節(jié)單驅(qū)動的光強度調(diào)制器的直流偏置點和高斯脈沖驅(qū)動信號的功率，使光強度調(diào)制器輸出高斯二階微分型脈沖，將其通過普通單模光纖傳輸后，利用光纖中的色散效應(yīng)，轉(zhuǎn)化為高斯四階微分型超寬帶脈沖。與已有方案相比，本發(fā)明中的脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強。
【IPC分類】H04B10/508, H04B10/524, H04B1/717
【公開號】CN105553510
【申請?zhí)枴緾N201610012780
【發(fā)明人】閆娟娟, 楊笑謙
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月11日