[发明专利]基于N波长注入与N倍频单边带频移环路的多载波产生装置

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种基于N波长注入与N倍频单边带频移环路的多载波产生装置。

背景技术

最近一段时间，频率锁定的光多载波或光梳多波长产生技术引起了广泛的研究兴趣，因为其作为超宽带光源在光通信、微波光子、光任意波形发生器以及光测量信号处理等领域的应用。特别是在Tb/s甚至以上速率的通行中，多波长技术被广泛的应用，包括相干的密集波分复用系统，光正交频分复用系统等。通常而言，产生多载波的方法主要有以下几种：光梳和超连续谱技术，级联的相位调制器或强度调制器技术，循环频移环路技术等。最新的报道包括5.4Tb/s的全光OFDM信号正是基于光的超连续谱产生技术。然而，由于这种产生方法的光信噪比低，无法适用于长距离的传输。级联的相位调制和强度调制器产生多载波比较简单而且输出稳定，但是其产生的载波数量有限，其产生的数量强烈的依赖于驱动的射频电压的大小。最新的报道，基于级联调制器产生的1.96Tb/s的全光OFDM方案中，载波数量为21条。

传统的单一倍频的单边循环频移环路技术能产生数量较多的多载波，但是由于每次只能产生一条载波，产生的多载波的数量严格依赖于循环的次数，因此产生的载波的信噪比随着载波数量而不断劣化。

基于上述事实，本发明提出了一种基于N波长注入与N倍频单边带频移环路的多载波产生装置，使每次产生的多载波不是单一的，而是成倍产生，这样可以有效的降低循环的次数，从而降低信噪比下降的趋势，产生稳定、平坦、信噪比高的多载波。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够产生稳定、平坦、信噪比高的多载波的装置。

本发明提出的多载波的产生装置，是一种基于N波长注入与N倍频单边带频移环路的多载波产生装置，其结构是由N波长的光源，光耦合器，光放大器，N倍频的单边带光频移模块，带通滤波器以及偏振控制器构成的光纤环路，通过控制合适的偏置条件与环路条件，光耦合器的一个输出口能输出高信噪比、数量大的平坦多载波。本发明作为一种多载波产生装置，结构简单、成本低、可靠性高，产生的光多载波数量大、信噪比高，能作为多载波或多波长源用在高速光通信、光学测量、光传感等领域。

本发明提出的基于N波长注入与N倍频单边带频移环路的多载波产生装置，其结构如图1所示。所述频移环路由以下几个部分依次电路连接组成：光耦合器12，N倍频的单边带频移模块13，光放大器16，宽带光带通滤波器15，偏振控制器14；N波长的多波长源11与光耦合器12连接，作为频移环路的种子光源；环路的一个输入口用于N波长光源注入，一个输出口用于产生的多载波的输出；整个环路由光纤链路17连接构成。其中：

N倍的单边带光频移模块13，用来不断的在频移环路中产生单一方向的频移，最终产生多载波输出；其中，N为大于1的自然数。

光放大器16，用于补偿频移环路的功率损伤，包括各个器件的插损、单边带频移的调制功率损耗、光耦合器的输出等；

宽带光带通滤波器15，用于控制整个装置输出多载波的数量和范围，只有在带通滤波器范围之内的多载波才会输出；

光偏振控制器14，用于提高环路稳定性，包括偏振、温度、震动等。

本发明中，所述N波长源的频率间隔固定，输出各个波长的功率相同，是一种平坦的频率锁定的光多波长源。

本发明中，所述的N倍频单边带光频移模块，能产生单一方向的频移，并且其频移的大小为N倍的注入N波长源的频率间隔。也就是说，能产生N倍于前述的频率间隔的单一方向的频移。

本发明中，所述的光带通滤波器，是带通范围是N载波源，以及在某一波长方向（长波长或短波长）的带通滤波器，其带通范围的大小，决定输出多载波的数量和频谱范围。

图2为本发明的原理图。N波长的光源Ec具有固定的频率间隔fs和相同的光功率，可以表示为：

                                                                   （1）

此处，f0是第一个光波长的频率，fs是光源的固定光频率间隔，E0 是N波长光源的各波长载波的电场强度。在实际的利用中，N波长的光源可以采用N个分立的光源耦合而成，也可以由一个光源通过外调制等方式产生。在环路中，若采用了N倍频的单边带频移模块，则可以一次产生N个频移了的多载波，其载波间隔也是fs，而整个N波长都频移了Nfs，经过单边带的频移后的信号的输出E_MFS可表示为：