[发明专利]基于级联DE-MZM大范围可重构UWB的产生方法

权利要求书

1.一种基于级联DE-MZM大范围可重构UWB的产生方法，其特征在于，所述方法为：

激光器产生的连续光经光耦合器后分成两路，分别进入第一级DE-MZM、第二级DE-MZM中，在耦合器输出的上支路中，一路高斯脉冲信号被分成两路，经过衰减和延时后分别输入到第一级DE-MZM的两臂，以调制光载波，由于偏置电压的影响，第一级DE-MZM内两臂的信号发生干涉，完成相位到强度的转换，再经过第一光电探测器转换成电脉冲，接着，将第一级DE-MZM产生的信号经过放大器的放大、衰减和延时后输入到第二级DE-MZM的两臂中进行二次调制，调制后的信号通过第二光电探测器完成光/电转换并输出；

假设光载波为E_in(t)，输入高斯信号为g(t)，上臂的衰减和延迟分别为A_i和τ，调制器半波电压和两臂的偏置电压差分别为V_π和V₁，则第一级DE-MZM的输出可以表示为

E₁＝(1/2)E_in(t)exp{j[πA₁g(t-τ)/V_π}+E_in(t)exp{j[g(t)+V₁]π/V_π}

公式一

经过光/电转换后输出的电信号表达式为

i₁∝(1/2)E_in²cos{π[A₁g(t-τ)-g(t)+V₁]/V_π}

公式二

同理，经过第二DE-MZM和光/电转换后，输出的电信号表达式为

i₂∝(1/2)E_in²cos{π[i₁(t)-A₂i₁(t-τ)+V₂]/V_π}

公式三

式中，A₂和V₂分别为功率衰减和调制器两臂的偏置电压差；

由公式二可知，当偏置电压位于0.5V_π时，输出信号由两个极性相反的高斯脉冲叠加组成；当在第一级DE-MZM两臂中引入延迟，且上臂功率衰减A₁为1时，即可产生一阶UWB信号，调制器应工作于正交偏置点；当第一级DE-MZM的输入分别为Ag(t-τ)＝0，g(t)＝1.5V_π，V₁位于最小传输点或最大传输点附近时，可产生二阶UWB信号；此时，根据公式三，当第二级DE-MZM工作于正交偏置点，V₂＝0.5V_π，并且其中一臂的输入信号为零，对第一级DE-MZM产生的UWB信号实现透明输出，即i₂∝i₁，此时第二DE-MZM可输出一阶和二阶UWB脉冲；

根据DE-MZM上下两臂信号极性相反的特点，将高阶UWB信号分解为两个极性相反、延迟不同的基本形状的非相干线性叠加；

通过调节偏置电压、输入高斯信号的相对相位差和幅度差，即可产生所需要的波形；

当第一级DE-MZM工作于正交偏置点，即V₁＝2.5V，输入高斯脉冲的幅值为0.5V_π时，上臂和下臂分别输出正、负高斯脉冲，此时调节延迟50ps，即1比特，非相干叠加后可得到一阶UWB脉冲；

当第一级DE-MZM工作于最小传输点或最大传输点附近，即V₁＝2V，输入调制器上臂的高斯脉冲幅值为1.5V_π，即下臂无输入时，将会产生二阶UWB脉冲；

当第二级DE-MZM处于正交偏置点，输入信号的幅值＜0.5V_π，即只有一臂有输入时，第二级DE-MZM对输入信号实现透明传输，此时不需要进行任何延时叠加即可实现一阶和二阶UWB脉冲信号；

当第二级DE-MZM仍工作于正交偏置点，但两个输入信号为二阶UWB脉冲，且延时1比特时，可获得三阶UWB信号；当调节输入信号的相对时延为60ns时，可得到负极性的三阶UWB脉冲；

当第一级DE-MZM的直流偏置为2.5V，输入上臂信号为1.5V_π，输入下臂的信号为0.5V_π时，通过17ps，即1/3比特的延时叠加可得到近似三阶UWB信号，当第二级DE-MZM的偏置电压为6V，延迟设为1比特时，第二级DE-MZM输出信号为四阶UWB脉冲；

当第一级DE-MZM的直流偏置为2.5V，输入调制器上臂的高斯脉冲幅值为2.7V_π，即下臂无输入时，将会产生准四阶UWB信号，当第二级DE-MZM的偏置电压处于线性工作点，延时约为1比特时，系统可产生五阶UWB脉冲。