專利名稱：一種基于雙驅動dpmzm的實現(xiàn)高線性度微波光子鏈路的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微波光子鏈路中實現(xiàn)高線性度的方法，更具體地說，涉及一種基于雙驅動雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器(Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator, DPMZM)的微波光子鏈路的高線性度方法。
背景技術：
近年來，微波光子學是國內(nèi)外發(fā)展迅速的一門學科領域，微波光子鏈路具有傳輸容量大，抗電磁干擾，沒有傳統(tǒng)的電學瓶頸等優(yōu)勢。微波光子學在通信，傳感，國防等領域都有著非常重要的應用。其中，大動態(tài)范圍的微波光子鏈路是該領域內(nèi)備注關注的研究方向。微波光子鏈路的動態(tài)范圍是指鏈路所能傳輸?shù)淖钚⌒盘柵c最大信號之間的功率范圍。它受到兩個關鍵因素的制約:一是系統(tǒng)的噪聲，二是系統(tǒng)的非線性。為了實現(xiàn)大動態(tài)范圍的微波光子鏈路就需要更低的鏈路噪聲和更高的系統(tǒng)線性度。由于外調(diào)制鏈路相比內(nèi)調(diào)制鏈路沒有啁啾，直接檢測方式相比相干檢測方式更簡單經(jīng)濟，因此，在目前的微波光子鏈路中主要采用外調(diào)制直接檢測鏈路。在外調(diào)制直接檢測鏈路中，承擔電光轉換的電光外調(diào)制器是系統(tǒng)鏈路的關鍵器件，對鏈路傳輸函數(shù)和鏈路質量起著關鍵的影響作用。在多種電光調(diào)制器中，馬赫曾德爾調(diào)制器(MZM)由于其高速、高消光比、低插入損耗以及制作簡單等優(yōu)點是目前微波光子鏈路中應用最多的電光調(diào)制器。電光調(diào)制器的傳輸函數(shù)的非線性會給鏈路帶來失真，影響系統(tǒng)線性度。其中三階交調(diào)(Third-Order Intermodulation, IMD3)是影響系統(tǒng)線性度最重要的非線性項。因此，要實現(xiàn)鏈路的高線性度就意味著要對IMD3做更好的抑制。自上世紀90年代以來的研究發(fā)現(xiàn)，單個MZM有抑制二階諧波的可用偏置點，但沒有可以利用的抑制三階交調(diào)的偏置點，因此要找到抑制三階交調(diào)的調(diào)制方案，需要采用級聯(lián)或并聯(lián)的MZ調(diào)制器。在并聯(lián)方案中，隨著出現(xiàn)了商用化的集成的雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器(DPMZM)，研究基于DPMZM的微波光子鏈路的線性化成為近年來的研究熱點。國內(nèi)外的研究針對基于DPMZM的高線性化微波光子鏈路提出了多種抑制IMD3的線性化方案。其中包括對DPMZM采用不同的功率分配比，利用雙偏振結合DPMZM去抑制IMD3，以及研究單驅動DPMZM的不同偏置點組合，通過對其上臂MZM調(diào)制微波信號，下臂MZM只傳輸載波，再通過第三個MZM調(diào)節(jié)前兩個子MZM的相位差以達到對MD3的抑制。但以上這些方案都沒能在理論上實現(xiàn)對MD3的完全抑制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服目前在高線性化微波光子鏈路的研究中，還沒有從理論上能完全抑制IMD3的線性化方案。本發(fā)明提出了一種在微波光子鏈路中，基于雙驅動DPMZM的完全抑制IMD3實現(xiàn)高線性度的方法。本發(fā)明所采用的技術方案是，在發(fā)射端，對不同頻率的射頻電信號進行相位控制后加載到電光調(diào)制器雙驅動DPMZM的四個電極，再對DPMZM的上下兩個子MZM進行相同的正交偏置。DPMZM的輸出為加載了射頻電信號后的光信號,在接收端,用光電二極管(Photodiode, PD)進行直接檢測，電光轉換后還原得到之前加載的電信號。本發(fā)明的有益效果是，在微波光子鏈路中，實現(xiàn)了對三階交調(diào)的完全抑制。并且采用的是商用化的集成的雙驅動DPMZM調(diào)制器，以及結構簡單的直接檢測方式。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1示出本發(fā)明的整體框圖。圖2詳細示出本發(fā)明的電信號相位控制部分和雙驅動DPMZM偏置控制部分。圖3示出本發(fā)明的雙驅動DPMZM調(diào)制器輸入輸出光譜圖。圖4示出本發(fā)明整個鏈路的輸入輸出電譜圖。
具體實施例方式在圖1中，微波光子鏈路由發(fā)射端A和接收端B組成。發(fā)射端A部分，微波源(I)發(fā)出不同頻率的射頻電信號送入由電移相器組成的相位控制模塊(2)后加載到電光調(diào)制器件DPMZM(3)的四個驅動電極上，DPMZM(3)由其上行子MZM(4)和下行子MZM(5)組成。接收端B部分，用光電二極管ro(6)進行直接檢測。圖2中，微波源⑴發(fā)出兩個頻率分別為W1和W2的射頻電信號匕,和^,,經(jīng)過相位控制⑵后加載到DPMZM(3)的兩個子MZM(4) (5)的四個驅動電極a，b，c，d上。對于上行子MZM (4)，射頻信號Pwi和 加載到電極a之前先經(jīng)過電移相器PS2進行90度的相移，力口載到電極b不進行相移。對于下行子MZM(5)，射頻信號^^和經(jīng)過電移相器PS1進行了 180度相移后的射頻信號\加載到電極c之前先經(jīng)過電移相器PS3進行-90度的相移，加載到電極d不進行相移。經(jīng)過上面的相位控制⑵后，加載到DPMZM(3)的四個電極a，b，c，d上的驅動電壓可以分別表示為:
τ//、τ,「 f7OVuV) = Vm COS w{t + — +COS W2t + ~
_ V2 y/VI Jj⑴V12 (t) = Vm [cos (wxt) +cos (w2t) ](2)
T, /、t,「 Γ7O(7Ov2x (i) = Vm cos W1/-- +cos W2t + -
LVV ^J](3)V22 (t) = Vm [cos (w^) +cos (w2t+ π ) ](4)假設DPMZM(3)的兩個子MZM(4) (5)有相同的半波電壓νπ，將兩個子MZM(4) (5)直流驅動e，f均偏置在νπ/2正交偏置點，進行單邊帶調(diào)制。DPMZM(3)的上行子MZM(4)輸出的光信號可以表示為:
權利要求
1.一種基于雙驅動雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器(Dual-Parallel Mach-ZehnderModulator, DPMZM)的微波光子鏈路的高線性度方法，該方法包括以下三點: (1)在發(fā)射端，電信號部分，控制輸入雙驅動DPMZM的兩個子MZM的四個電極之間的電信號相位關系； (2)在發(fā)射端，光電調(diào)制部分，控制DPMZM兩個子MZM的偏置點； (3)在接收端，采用直接檢測，光電二極管(Photodiode，PD)光電轉換后，實現(xiàn)對三階交調(diào)的完全抑制； 根據(jù)以上三點實現(xiàn)高線性化的微波光子鏈路。
2.按權利要求1所述的方法，其中，第一點在鏈路發(fā)射端的電信號部分，頻率為W1和W2的射頻信號&和匕:經(jīng)過相位控制后加載到雙驅動DPMZM的兩個子MZM的四個電極上的相位差關系具體為: (1)對于上行子MZM，射頻信號&和t加載到上臂電極之前進行90度的相移，加載到下臂電極不進行相移； (2)對于下行子MZM，射頻信號&和經(jīng)過了180度相移的〔加載到上臂電極之前進行-90度的相移，加載到下臂電極不進行相移。
3.按權利要求1所述的方法，其中，第二點在鏈路發(fā)射端的光電調(diào)制部分，DPMZM兩個子MZM的偏置點都在相同的正交偏置點進行單邊帶調(diào)制，結果分別為上邊帶調(diào)制和下邊帶調(diào)制。
4.按權利要求3所述的方法，DPMZM上臂MZM輸出光信號的解析表達式可表不為:
5.按權利要求1所述的方法，第三點在接收端，采用ro直接檢測后，得到的電信號表達式可表示為:
全文摘要
提出了一種基于雙驅動雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器(Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator，DPMZM)的微波光子鏈路的高線性度方法，該方法通過控制輸入雙驅動DPMZM的兩個子MZM的四個電極之間的微波信號相位關系和DPMZM兩個子MZM的偏置點，在鏈路接收端用光電二極管(Photodiode，PD)直接檢測后，實現(xiàn)了對三階交調(diào)的完全抑制，從而實現(xiàn)了高線性化的微波光子鏈路。
文檔編號H04B10/66GK103095379SQ20121049969
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權日2012年11月30日
發(fā)明者喻松, 李健, 張一辰, 蔣天煒, 顧畹儀 申請人:北京郵電大學