一種面向5G-RoF的自反饋信號調(diào)制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種面向5G?RoF的自反饋信號調(diào)制方法，基于反饋干涉原理的調(diào)制方案，利用射頻電信號驅(qū)動無源振動器件，并采用回射式結(jié)構(gòu)完成射頻電信號的光載波調(diào)制，具體的講，激光器發(fā)射的一部分光場和無源振動器件反射回來的光場在激光器諧振腔內(nèi)相互干涉，進(jìn)而完成電信號的光載波調(diào)制過程，這樣大大降低了電光調(diào)制系統(tǒng)的成本以及復(fù)雜性，且便于電光調(diào)制系統(tǒng)的集成。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種面向5G-RoF的自反饋信號調(diào)制方法
本專利技術(shù)屬于微波通信
，更為具體地講，涉及一種面向5G-RoF的自反饋信號調(diào)制方法。
技術(shù)介紹
光調(diào)制技術(shù)在現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)以及光纖傳感領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用，是光纖通信和微波光子技術(shù)等方面的關(guān)鍵內(nèi)容，其性能的好壞直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。在微波光子學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域，無論是光載無線系統(tǒng)(ROF)中將毫米波信號調(diào)制到光波上，還是微波信號的產(chǎn)生和頻率的測量，光調(diào)制都扮演了重要角色。光調(diào)制按照其調(diào)制原理來講，可分為電光、熱光、聲光、全光等，它們所依據(jù)的基本理論是各種不同形式的電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、Franz-Keldgsh效應(yīng)、Stark效應(yīng)、載流子色散效應(yīng)等。目前，最常用的光調(diào)制方式是使用基于線性電光效應(yīng)的鈮酸鋰調(diào)制器。這種光調(diào)制器的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，即在外加電場的作用下，某些晶體或晶體聚合物的折射率會發(fā)生變化，從而使得光在其中的傳播特性發(fā)生相應(yīng)的變化。利用光電效應(yīng)就可以通過外加電場來控制光載波的某一特性，實(shí)現(xiàn)電信號到光信號的加載。常用的基于電光效應(yīng)的光調(diào)制器有偏振調(diào)制器(PolarizationModulator，PolM)、相位調(diào)制器(PhaseModulator，PM)和利用馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制到強(qiáng)度調(diào)制轉(zhuǎn)換的馬赫曾德爾強(qiáng)調(diào)調(diào)制器(Mach-ZehnderModulator，MZM)。半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器(Electro-AbsorptionModulator，EAM)也是很受關(guān)注的一種光調(diào)制器。然而，其自身存在的啁啾效應(yīng)、啁啾效應(yīng)隨驅(qū)動電壓而動態(tài)改變等限制了其在高速光通信中的應(yīng)用。此外，新型的聚合物調(diào)制器也被認(rèn)為是很有前途的一種光調(diào)制器，但是目前研究大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面向5G-RoF的自反饋信號調(diào)制方法，基于反饋干涉的調(diào)制原理，利用無源振動器件完成電信號的光載波調(diào)制過程。為實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)為一種面向5G-RoF的自反饋信號調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)、設(shè)置電光調(diào)制系統(tǒng)參數(shù)；(2)、設(shè)置反饋系數(shù)C(2.1)、設(shè)置無源振動器件的反射端面的反射率通過鍍膜、拋光技術(shù)處理無源振動器件的反射端面，使無源振動器件的反射端面的反射率達(dá)到R；(2.2)設(shè)置無源振動器件的反射端面與激光器諧振腔前端面之間的距離s0；(2.3)、調(diào)整電光調(diào)制系統(tǒng)的光路，使反饋到激光器諧振腔中的光場Er達(dá)到最大；(2.4)、通過步驟(2.1)、(2.3)的設(shè)置處理后，根據(jù)反饋到激光器諧振腔的光場Er、激光器諧振腔長度L和無源振動器件與激光器諧振腔前端面之間的距離s0計(jì)算反饋系數(shù)C：其中，a是光場振幅的反饋系數(shù)，αen是線寬因子，n1是傳播介質(zhì)的散射指數(shù)；(3)、驅(qū)動無源振動器件振動由信號m(t)驅(qū)動無源振動器件，使無源振動器件隨著信號m(t)波形變化而振動，且無源振動器件的振幅小于等于λ0/8；無源振動器件的反射端面距激光器諧振腔前端面的距離s隨信號m(t)變化滿足關(guān)系為：s＝s0+m(t)(4)、計(jì)算由無源振動器件端面反射重新回到諧振腔的返回光場E(t)啟動激光器，在沒有調(diào)制的情況下激光器諧振腔內(nèi)的光場為E，光場在相位平面上以頻率ω旋轉(zhuǎn)，當(dāng)輸出光到達(dá)無源振動器件的反射端面后，有部分光被反射回激光器諧振腔內(nèi)，這部分光的相位增加φ＝2ks，該部分光再經(jīng)過無源振動器件的反射端面反射，在往返一次之后重新回到激光器諧振腔，返回諧振腔的光場E(t)為：E(t)＝r1r2exp(2α*L)exp(i2kL)E+aexp(i2ks)E其中，r1和r2分別是諧振腔前后端面的反射率，k表示波矢，i表示虛部，α*是諧振腔單位長度的凈增益，a是光到達(dá)無源振動器件反射端面的總光場損失；(5)、根據(jù)返回諧振腔中的光場，得到電光調(diào)制系統(tǒng)的環(huán)路增益反射到激光器諧振腔中的這部分光往返一次之后重新回到激光器諧振腔內(nèi)，電光調(diào)制系統(tǒng)的環(huán)路增益為：Glo＝r1r2exp(2α*L)exp(i2kL)+aexp(i2ks)＝1(6)、根據(jù)系統(tǒng)環(huán)路增益，計(jì)算激光器受到調(diào)制后諧振腔內(nèi)的頻率變化(6.1)、根據(jù)Barkhausen振蕩判斷標(biāo)準(zhǔn)，重新達(dá)到諧振狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)環(huán)路增益G10的模|G10|等于1，系統(tǒng)環(huán)路增益的相位φ10等于0；(6.2)、環(huán)路增益G10的相位φlo＝arctan[ImGlo/ReGlo]，再由(6.1)增益的相位等于0得到系統(tǒng)的環(huán)路增益實(shí)部ImG10為0，即：ImGlo＝r1r2exp(2α*L)sin(2kL)+asin(2ks)＝0(6.3)、當(dāng)激光器重新達(dá)到諧振狀態(tài)時(shí)，激光器的頻率為v和諧振腔長度L滿足：2kL＝4πn0L(v-v0)/c其中，v0是激光器未受到調(diào)制時(shí)激光器的頻率，n0是諧振腔中工作介質(zhì)的折射率，c表示光速；由(6.2)ImG10為0，得到：r1r2exp(2α*L)sin[4πn0L(v-v0)/c]+asin(2ks)＝0求解上式，得到諧振腔受到無源振動器件的反射光影響時(shí)激光器的頻率v滿足：v＝v0-(c/4πn0L)asin(4πv0s/c)(7)、根據(jù)激光器輸出頻率以及激光器增益，計(jì)算激光器受到無源振動器件調(diào)制后的輸出功率根據(jù)激光器的輸出功率P與激光器的增益以及激光器頻率v的關(guān)系，可以得到激光器受到無源器件反射光影響之后輸出功率為：P＝P0(1+mcosφ)其中，P0表示未調(diào)制時(shí)激光器的輸出功率，m是調(diào)制系數(shù)；(8)、對已調(diào)光信號通過布拉格光纖光柵進(jìn)行濾波處理將調(diào)制后的光信號耦合進(jìn)光纖傳輸，再通過布拉格光纖光柵進(jìn)行濾波后，由光檢測器PD轉(zhuǎn)換為電信號。本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：本專利技術(shù)一種面向5G-RoF的自反饋信號調(diào)制方法，基于反饋干涉原理的調(diào)制方案，利用射頻電信號驅(qū)動無源振動器件，并采用回射式結(jié)構(gòu)完成射頻電信號的光載波調(diào)制，具體的講，激光器發(fā)射的一部分光場和無源振動器件反射回來的光場在激光器諧振腔內(nèi)相互干涉，進(jìn)而完成電信號的光載波調(diào)制過程，這樣大大降低了電光調(diào)制系統(tǒng)的成本以及復(fù)雜性，且便于電光調(diào)制系統(tǒng)的集成。附圖說明圖1是本專利技術(shù)一種5G-RoF中基于無源振動器件的自反饋信號調(diào)制方法流程圖；圖2是諧振腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)的光場矢量圖；圖3是5G-RoF中基于無源振動器件調(diào)制方案的模擬回路示意圖；圖4是基于無源振動器件調(diào)制的理論模型；圖5是5G-RoF中基于無源振動器件的電光調(diào)制系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖6是Matlab模擬仿真發(fā)送信號示意圖；圖7是Matlab模擬仿真接收信號示意圖；圖8是半導(dǎo)體光源的無源振動器件電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)裝置圖；圖9是半導(dǎo)體光源的無源振動器件電光調(diào)制接收信號的頻譜圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本專利技術(shù)。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會淡化本專利技術(shù)的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖1是本專利技術(shù)一種5G-RoF中基于無源振動器件的自反饋信號調(diào)制方法流程圖。在本實(shí)施例中，如圖1所示，本專利技術(shù)一種5G-RoF中基于無源振動器件的自反饋信號調(diào)制方法，包括以下步驟：S1、設(shè)置電光調(diào)制系統(tǒng)參數(shù)；S2、設(shè)置反饋系數(shù)CS2.1、設(shè)置無源振動器件的反射端面M3的反射率通過鍍膜、拋光等技術(shù)處理無源振動本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種面向5G?RoF的自反饋信號調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)、設(shè)置電光調(diào)制系統(tǒng)參數(shù)；(2)、設(shè)置反饋系數(shù)C(2.1)、設(shè)置無源振動器件的反射端面的反射率通過鍍膜、拋光技術(shù)處理無源振動器件的反射端面，使無源振動器件的反射端面的反射率達(dá)到R；(2.2)、設(shè)置無源振動器件與激光器諧振腔前端面之間的距離s

【技術(shù)特征摘要】
1.一種面向5G-RoF的自反饋信號調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)、設(shè)置電光調(diào)制系統(tǒng)參數(shù)；(2)、設(shè)置反饋系數(shù)C(2.1)、設(shè)置無源振動器件的反射端面的反射率通過鍍膜、拋光技術(shù)處理無源振動器件的反射端面，使無源振動器件的反射端面的反射率達(dá)到R；(2.2)、設(shè)置無源振動器件與激光器諧振腔前端面之間的距離s0；(2.3)、調(diào)整電光調(diào)制系統(tǒng)的光路，使反饋到激光器諧振腔中的光場Er達(dá)到最大；(2.4)、通過步驟(2.1)、(2.3)的設(shè)置處理后，根據(jù)反饋到激光器諧振腔的光場Er、激光器諧振腔長度L和無源振動器件與激光器諧振腔前端面之間的距離s0計(jì)算反饋系數(shù)C：其中，a是光場振幅的反饋系數(shù)，αen是線寬因子，n1是傳播介質(zhì)的散射指數(shù)；(3)、驅(qū)動無源振動器件振動由信號m(t)驅(qū)動無源振動器件，使無源振動器件隨著信號m(t)波形變化而振動，且無源振動器件的振幅小于等于λ0/8；無源振動器件的反射端面距激光器諧振腔前端面的距離s隨信號m(t)變化滿足關(guān)系為：s＝s0+m(t)(4)、計(jì)算由無源振動器件端面反射重新新回到諧振腔的返回光場E(t)啟動激光器，在沒有調(diào)制的情況下激光器諧振腔內(nèi)的光場為E，光場在相位平面上以頻率ω旋轉(zhuǎn)，當(dāng)輸出光到達(dá)無源振動器件的反射端面后，有部分光被反射回激光器諧振腔內(nèi)，這部分光的相位增加φ＝2ks，該部分光再經(jīng)過無源振動器件的反射端面反射，在往返一次之后重新回到激光器諧振腔，返回諧振腔的光場E(t)為：E(t)＝r1r2exp(2α*L)exp(i2kL)E+aexp(i2ks)E其中，r1和r2分別是諧振腔前后端面的反射率，k表示波矢，i表示虛部，α*是諧振腔單位長度的凈增益，a是光到達(dá)無源振動器件反射端面的總光場損失；(5)、根據(jù)返回諧振腔中的光場，得到電光調(diào)制系...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張崇富，黃歡，謝軍，邱昆，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：四川,51