專利名稱：頻移鍵控光調(diào)制信號的單驅(qū)動調(diào)制實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種頻移鍵控光調(diào)制信號 的單驅(qū)動調(diào)制實(shí)現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
頻移鍵控(FSK)光調(diào)制信號，是通過控制光載波頻率的不同來攜帶信號，在光纖 通信中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。與差分相移鍵控、幅移鍵控光調(diào)制信號相比，頻移鍵控光調(diào)制 信號對光纖非線性損傷最不敏感，而且具有恒定包絡(luò)，能進(jìn)行幅度再調(diào)制，所以此碼型在無 源光網(wǎng)絡(luò)和光分組交換網(wǎng)絡(luò)中有很好的應(yīng)用。頻移鍵控光調(diào)制信號可以采用平衡接收機(jī)解 調(diào)，接收靈敏度比單端檢測器提高3dB，同時(shí)色散容忍度也可大大提高。但現(xiàn)有的頻移鍵控 光調(diào)制信號產(chǎn)生裝置，都存在著調(diào)制技術(shù)復(fù)雜、調(diào)制速率低、體積大、器件昂貴等問題。經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，《IEEE JOURNAL OF LIGHTWAVE T ECHNOLOGY》(《IEEE光波 技術(shù)期刊》)2004 年第 16 卷 “Performance Implications of Wide-Band Lasers for FSK ModulationLabeling Scheme (寬帶激光器對頻移鍵控調(diào)制標(biāo)簽方案的性能影響)”中，提出 了一種射頻電信號直接調(diào)制激光器產(chǎn)生頻移鍵控光調(diào)制信號的裝置，該裝置通過射頻信號 源連接激光器，直接產(chǎn)生頻移鍵控光調(diào)制信號。但是該技術(shù)由于采用內(nèi)調(diào)制技術(shù)，容易形成 啁啾，且調(diào)制速率受到限制，為幾十Mbit/s。又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，《IEEEJOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》(《IEEE 光波技 術(shù)期刊》)2005 年第 23 卷"High-Speed Optical FSK Modulator for Optical Packet Labeling(應(yīng)用于光分組交換中的高速光頻移鍵控調(diào)制器)”中，提出一種使用單邊帶調(diào)制 器(SSB)產(chǎn)生頻移鍵控光調(diào)制信號的裝置，該裝置由一個可調(diào)激光器、一個單邊帶調(diào)制器、 一個數(shù)據(jù)源、一個射頻信號源以及電移相器、電功分器組成，其中射頻信號源產(chǎn)生的一對 頻率相同、相位相差90°的射頻信號加到單邊帶調(diào)制器的射頻電極上，數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 信號加載到單邊帶調(diào)制器的偏置電極上，通過控制信號的輸出，從而實(shí)現(xiàn)頻移鍵控調(diào)制。但 是該技術(shù)中單邊帶調(diào)制器需要兩個馬赫曾德調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，同時(shí)需要嚴(yán)格控 制各路射頻信號之間的相位關(guān)系，增加了調(diào)制的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種頻移鍵控光調(diào)制信號的 單驅(qū)動調(diào)制實(shí)現(xiàn)裝置。本發(fā)明僅使用一個單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器進(jìn)行光波調(diào)制，結(jié)構(gòu)簡單， 成本低，同時(shí)調(diào)制產(chǎn)生的一個中心帶和兩個邊帶信號的幅度正好互補(bǔ)，通過光濾波器即可 濾除任意一個邊帶，無需控制信號的相位關(guān)系，從而大大降低了頻移鍵控光調(diào)制的難度。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括可調(diào)激光器、單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、射頻信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)源、電加 法器、和光濾波器，其中可調(diào)激光器與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸入端相連傳輸光載波信 號，射頻信號發(fā)生器和電加法器的一個輸入端相連傳輸高頻電信號，數(shù)據(jù)源和電加法器的另一個輸入端相連傳輸幅度可調(diào)的電信號，電加法器的輸出端與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器射頻接口相連傳輸相加后的電信號，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的輸出端與光濾波器相連傳輸產(chǎn) 生的含有中心帶和兩個邊帶的光信號。所述的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的偏置端口設(shè)置有直流電源。所述的可調(diào)激光器和所述的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器之間設(shè)置有偏振控制器。所述的光濾波器濾除產(chǎn)生的左右兩個邊帶信號中的其中一個，包括光環(huán)形器和 光纖布拉格光柵，其中光環(huán)形器的第一個端口與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器相連傳輸含有中 心帶和兩個邊帶的光信號，光環(huán)形器的第二個端口與光纖布拉格光柵相連傳輸含有中心帶 和兩個邊帶的光信號。所述的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器偏置在傳輸曲線的最低點(diǎn)。所述的可調(diào)激光器輸出連續(xù)激光。所述的射頻信號發(fā)生器輸出幅度可調(diào)的高速射頻正弦信號。所述的數(shù)據(jù)源產(chǎn)生幅度可調(diào)的單極性電信號。所述的電加法器將射頻信號產(chǎn)生器的射頻信號和數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的信號進(jìn)行相加，并 將相加后的信號傳給單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器。本發(fā)明的工作原理是通過單極性電信號與高頻信號相加，調(diào)制光載波，單驅(qū)動馬 赫曾德調(diào)制器偏置于傳輸曲線的最低點(diǎn)，得到的輸出信號為E{sin(B(t)) X J0(A) Xcos (ωL。t)-cos (B(t)) X J1 (A) Xcos[ (ωL。± ω》t]}，其中B(t)代表單極性電信號，A代表射頻信號幅度，E代表電場強(qiáng)度，LO為光載 波頻率，1為射頻信號頻率，ω代表頻率，t是時(shí)間?？梢钥闯觯敵鲂盘柊粋€中心帶和 兩個邊帶信號，通過調(diào)節(jié)所加電信號幅度，可以使中心帶和兩邊邊帶攜帶幅度互補(bǔ)的信息， 再通過光濾波器濾除左右邊帶中的其中一個，實(shí)現(xiàn)頻移鍵控光調(diào)制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用外調(diào)制技術(shù)，不會形成啁啾；光載波 的調(diào)制僅需要一個單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器，從而簡化了結(jié)構(gòu)，降低了裝置的成本；通過光濾 波器濾除光調(diào)制信號中的任意一個邊帶信號，且無需嚴(yán)格控制各射頻信號間的相位關(guān)系， 大大降低了調(diào)制的難度，使得頻移鍵控光調(diào)制信號易于控制。


圖1為實(shí)施例的組成連接示意圖。圖2為實(shí)施例的信號示意圖；其中圖(a)是單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的輸出光譜圖；圖(bl)是圖(a)中的中心 帶光譜；圖(b2)是圖(a)中的中心帶信號經(jīng)過接收機(jī)檢測后的信號波形圖；圖(b3)是圖 (b2)的眼圖；圖(cl)是圖(a)中左邊帶光譜圖；圖(c2)是圖(a)中左邊帶信號經(jīng)過接收 機(jī)檢測后的信號波形圖；圖(c3)是圖(c2)的眼圖；圖(dl)是經(jīng)光纖布拉格光柵濾波后的 光譜圖；；圖(d2)為圖(dl)的眼圖；圖(el)是利用VPIsystem仿真工具得到的FSK光調(diào) 制信號波形圖，圖(e2)是圖(el)的眼圖。圖3是實(shí)施例信號的應(yīng)用示意圖；其中圖(a)是FSK光調(diào)制信息背靠背得到的中心帶信號眼圖；圖(b)是FSK光 調(diào)制信息經(jīng)12. 5km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后得到的中心帶信號眼圖；圖(c)是測得的中心帶信號誤碼率示意圖；圖(d)是FSK信號被重調(diào)制后的背靠背信號的電信號眼圖；圖(e)是FSK 信號被重調(diào)制后經(jīng)12. 5km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后得到的電信號眼圖；圖(f)是FSK信號被重 調(diào)制后得到的傳輸前后的誤碼率示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例包括可調(diào)激光器、偏振控制器、直流電源、單驅(qū)動馬赫曾德 調(diào)制器、射頻信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)源、電加法器、光濾波器和示波器，其中可調(diào)激光器的輸出 端口與偏振控制器相連傳輸光載波信號，偏振控制器與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光輸入端 口相連傳輸偏振光載波信號，直流電源與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的偏置端口相連傳輸直流 電源，射頻信號發(fā)生器的輸出端口與電加法器的一個輸入端口相連傳輸高頻電信號，數(shù)據(jù) 源與電加法器的另一個輸入端口相連傳輸幅度可調(diào)的電信號，電加法器的輸出端口與單驅(qū) 動馬赫曾德調(diào)制器的射頻輸入端口相連傳輸相加后的電信號，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的光 輸出端口與光濾波器的光輸入端口相連傳輸產(chǎn)生的含有中心帶和兩個邊帶 的光信號，示波 器與光濾波器相連傳輸FSK光調(diào)制信號。所述的光濾波器產(chǎn)生幅度可調(diào)的單極性的電信號，包括光環(huán)形器和光纖布拉格 光柵，其中光環(huán)形器的第一個端口與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器相連傳輸含有中心帶和兩個 邊帶的光信號，光環(huán)形器的第二個端口與光纖布拉格光柵相連傳輸含有中心帶和兩個邊帶 的光信號，光纖布拉格光柵與示波器相連傳輸FSK光調(diào)制信號。所述的光纖布拉格光柵采用紫珊-FBG-A15497，3dB帶寬為0. 106nm,反射率為 90%，用于濾除單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器產(chǎn)生的左右兩個邊帶信號中的其中一個。所述的可調(diào)激光器的型號是TSL-210F，其用于輸出連續(xù)激光，該連續(xù)激光輸入到 單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制以后產(chǎn)生一個中心帶和兩個邊帶信號，頻帶間隔為所加射 頻信號的頻率。所述的射頻信號發(fā)生器采用Agilent E8257D PSG，其用于輸出幅度可調(diào)的高速射 頻正弦信號。所述的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的型號是JDS-10G-MZM :21023816，其偏置在傳輸 曲線的最低點(diǎn)，輸出三個幅移鍵控(ASK)信號，中間信號和兩個邊帶信號攜帶幅度互補(bǔ)的 信息，調(diào)節(jié)光濾波器濾除其中一個邊帶信號，就得到了幅移鍵控光調(diào)制信號。所述的直流電源提供7. 2V直流電壓。所述的數(shù)據(jù)源的型號是TG2P1A，用于產(chǎn)生幅度可調(diào)的單極性的電信號。本實(shí)施例的工作過程為可調(diào)激光器提供波長為1553. 57nm的連續(xù)光波，通過偏 振控制器進(jìn)入到單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器中，數(shù)據(jù)源產(chǎn)生1. 25-Gb/s的偽隨機(jī)序列，長度為 27-1，通過電加法器和射頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的IOGHz的射頻信號相加，然后連接到單驅(qū)動 馬赫曾德調(diào)制器的射頻輸入端口進(jìn)行信號調(diào)制。7. 2V的直流電壓加載到單驅(qū)動馬赫曾德調(diào) 制器的偏置端口，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出的三個頻帶信號通過光環(huán)形器進(jìn)入到光纖布拉格光柵中，通過溫控調(diào)節(jié)光纖布拉格光柵的中心波長，濾除其中的一個邊帶信號，進(jìn)入到 示波器進(jìn)行觀測，得到FSK光調(diào)制信號，再通過調(diào)節(jié)光纖布拉格光柵中心波長，使得反射信 號通過光環(huán)形器分別濾出中心帶和左邊帶信號進(jìn)行觀測。本實(shí)施例將光纖布拉格光柵反射的信號通過光環(huán)形器輸入到接收機(jī)中進(jìn)行檢測，得到其中心帶和左邊帶信號是互補(bǔ)的，即產(chǎn)生的是FSK光調(diào)制信號。本實(shí)施例的信號示意圖具體如圖2所示，其中圖2(a)是單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制 器的輸出光譜圖，該圖中有一個中心帶和兩個邊帶信號，且中心帶高于左右兩個邊帶；圖 2(bl)是圖2(a)中的中心帶光譜，該光譜對其它頻譜分量的抑制比為12dB以上；圖2(b2) 是圖2(a)中的中心帶信號經(jīng)過接收機(jī)檢測后的信號波形圖；圖2(b3)是圖2(b2)的眼圖； 圖2(cl)是圖2(a)中左邊帶光譜，該光譜對其它頻譜分量的抑制比為16dB以上；圖2(c2) 是圖2(a)中左邊帶信號經(jīng)過接收機(jī)檢測后的信號波形圖；圖2(c3)是圖2(c2)的眼圖。比 較圖2(b2)和圖2(c2)可以看出，中心帶和左邊帶信號所攜帶的信息是反相的，故中心帶和 左邊帶信號就構(gòu)成了 FSK光調(diào)制信號。為獲得FSK信息，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸出的三 頻帶信號可通過光纖布拉格光柵同時(shí)濾出中心帶和左邊帶(或者是中心帶和右邊帶)，光 纖布拉格光柵透射譜中心頻率位于左邊帶和中心帶之間，且靠近左邊帶，主要用于濾除右 邊帶信號，同時(shí)壓低中心帶信號。圖2(dl)是經(jīng)光纖布拉格光柵濾波后的光譜圖，該圖中中 心帶和左邊帶信號一樣高，且高于右邊帶大于15dB，中心帶和左邊帶信號構(gòu)成了一個FSK 光調(diào)制信號；圖2(d2)為圖2(dl)的眼圖，可以看出該信號幅度比較粗，這是由于實(shí)驗(yàn)中使 用的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的調(diào)制消光比不夠所引起的，當(dāng)采用消光比接近30dB的單驅(qū) 動馬赫曾德調(diào)制器可以解決這個問題。圖2(el)是利用VPIsystem仿真工具得到的FSK光 調(diào)制信號波形圖，圖2 (e2)是圖2(el)的眼圖，其中所用的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的調(diào)制消 光比為30dB，該信號幅度平坦，只是在比特變化時(shí)會產(chǎn)生過沖，但這并不會對重調(diào)制產(chǎn)生影 響。將本實(shí)施例產(chǎn)生的FSK光調(diào)制信息背靠背得到的中心帶信號眼圖如圖3(a)所示； 將本實(shí)施例產(chǎn)生的FSK光調(diào)制信息經(jīng)12. 5km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后得到的中心帶信號眼圖 如圖3(b)所示；圖3(c)是測得的中心帶信號誤碼率示意圖，由圖3(c)可見傳輸后僅有 0. 5dBm左右的功率損傷；圖3 (d)是FSK信號被重調(diào)制后的背靠背信號的電信號眼圖；圖 3(e)是FSK信號被重調(diào)制后經(jīng)12. 5km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后得到的電信號眼圖；圖3(f)是 FSK信號被重調(diào)制后得到的傳輸前后的誤碼率示意圖，由圖3(f)可見傳輸后僅有0. 4dBm的 功率損傷。因此，圖3證明了本實(shí)施例產(chǎn)生的FSK光調(diào)制信號的有效性，其在接入網(wǎng)中可以 應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種頻移鍵控光調(diào)制信號的單驅(qū)動調(diào)制實(shí)現(xiàn)裝置，包括可調(diào)激光器、單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、射頻信號發(fā)生器和數(shù)據(jù)源，其特征在于，還包括電加法器和光濾波器，其中可調(diào)激光器與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器輸入端相連傳輸光載波信號，射頻信號發(fā)生器和電加法器的一個輸入端相連傳輸高頻電信號，數(shù)據(jù)源和電加法器的另一個輸入端相連傳輸幅度可調(diào)的單極性電信號，電加法器的輸出端與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器射頻接口相連傳輸相加后的電信號，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的輸出端與光濾波器相連傳輸產(chǎn)生的含有中心帶和兩個邊帶的光信號；所述的光濾波器濾除產(chǎn)生的左右兩個邊帶信號中的其中一個，包括光環(huán)形器和光纖布拉格光柵，其中光環(huán)形器的第一個端口與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器相連傳輸含有中心帶和兩個邊帶的光信號，光環(huán)形器的第二個端口與光纖布拉格光柵相連傳輸含有中心帶和兩個邊帶的光信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻移鍵控光調(diào)制信號的單驅(qū)動調(diào)制實(shí)現(xiàn)裝置，其特征是，所 述的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的偏置端口設(shè)置有直流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻移鍵控光調(diào)制信號的單驅(qū)動調(diào)制實(shí)現(xiàn)裝置，其特征是，所 述的可調(diào)激光器和所述的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器之間設(shè)置有偏振控制器。
全文摘要
一種光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的頻移鍵控光調(diào)制信號的單驅(qū)動調(diào)制實(shí)現(xiàn)裝置，包括可調(diào)激光器、單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器、射頻信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)源、電加法器和光濾波器，其中可調(diào)激光器與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器相連傳輸光載波信號，射頻信號發(fā)生器和電加法器相連傳輸高頻電信號，數(shù)據(jù)源和電加法器相連傳輸幅度可調(diào)電信號，電加法器的輸出端與單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器射頻接口相連傳輸相加后的電信號，單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器的輸出端與光濾波器相連傳輸產(chǎn)生的含有中心帶和兩個邊帶的光信號。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，調(diào)制容易，且不會形成啁啾，能產(chǎn)生有效的FSK光調(diào)制信號。
文檔編號H04B10/12GK101834671SQ20101016014
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者葉通, 吳艷志, 張亮 申請人:上海交通大學(xué)