[发明专利]一种高斯四阶微分型超宽带脉冲的产生方法

说明书

本发明公开了一种基于单个单驱动的光强度调制和普通单模光纤的高斯四阶微分型超宽带脉冲的产生方法。本发明的实验装置如图1所示，通过调节单驱动的光强度调制器的直流偏置点和高斯脉冲驱动信号的功率，使光强度调制器输出高斯二阶微分型脉冲，将其通过普通单模光纤传输后，利用光纤中的色散效应，转化为高斯四阶微分型超宽带脉冲。与已有方案相比，本发明中的脉冲产生系统结构简单、可操作性强。

技术领域

常用的超宽带脉冲为高斯一至五阶微分型脉冲。本发明涉及一种基于单个单驱动的光强度调制和普通单模光纤的高斯四阶微分型超宽带脉冲的产生方法。本发明属于微波光子技术领域，尤其是光载无线(RoF)技术领域。

背景技术

超宽带(UWB)脉冲具有低功耗，抗多径衰落，穿透性强、抗干扰能力强等优点，非常适合应用于无线通信、传感器网络、雷达成像及系统定位等领域。常用的UWB脉冲为高斯一至五阶微分型脉冲。其中，高阶的超宽带脉冲(如：高斯四阶微分型脉冲)的功率谱更满足美国联邦通讯委员会(FCC)定义的辐射掩蔽要求。目前，产生高斯四阶微分型UWB脉冲的方法主要有两种，一种是基于反射式半导体光放大器(RSOA)的马赫曾德干涉仪结构，另外一种是基于一个双并行马赫曾调制器(DPMZM)。

RSOA可以用来产生高斯微分型脉冲。高斯一阶微分型(monocycle)脉冲可基于RSOA中的增益饱和效应产生。高斯二阶微分型(doublet)脉冲可基于级联Turbo开关RSOA结构产生。通过重叠偏振态正交的低阶超宽带信号，可以产生高斯三阶微分型(triplet)脉冲和高斯四阶微分型(quadruplet)脉冲。(参考文献[1]：Hanlin Feng,Mable P.Fok,ShilinXiao,Jia Ge,Qi Zhou,Mary Locke,Ryan Toole and Weisheng Hu.A ReconfigurableHigh-Order UWB Signal Generation Scheme Using RSOA-MZI Structure[J],IEEEPhotonics Journal,2014,V6(2):1-8)。然而，以此法产生高斯微分型超宽带脉冲，需要搭建较为复杂的系统，而且产生的脉冲波形与标准的高斯微分型脉冲相比仍有较大的差距。采用单个双并行马赫曾调制器(DPMZM)也可以产生高斯微分型超宽带脉冲。此时，需要优化调制器的两路驱动信号的参数以及调整调制器的三个直流偏置点，才能生成高斯一至五阶微分型脉冲。(参考文献[2]：Qingjiang Chang,Yue Tian,Tong Ye,Junming Gao,andYikai Su.A 24-GHz Ultra-Wideband Over Fiber System Using Photonic Generationand Frequency Up-Conversion[J],IEEE Photonics Technology Letters,2008,V20(19):1561-1563.)(参考文献[3]：Xiaoqian Yang and Juanjuan Yan.Generation ofHigh Order UWB Pulses Based on a Single Dual Parallel March-Zehnder Modulator[C],14th International Conference on Optical Communications and Networks(ICOCN)，Nanjing,China,2015:1-3)。此法虽然结构较简单，也可以产生较标准的波形，但是需要优化调节的参数有六个，给实际操作带来了不便。本发明针对以上的问题，基于单个单驱动的光强度调制器和普通单模光纤，提出一种高斯四阶微分型UWB脉冲的产生方法。

发明内容

本发明公开了一种高斯四阶微分型超宽带脉冲的产生方法，其基本原理为，首先采用单驱动的光强度调制器产生高斯二阶微分型(doublet)UWB脉冲。然后将doublet脉冲经一定长度的普通单模光纤进行传输，利用光纤中的色散效应，使doublet脉冲波形边缘产生抖动，演变为高斯四阶微分型(quadruplet)脉冲。