基于双驱动马赫-曾德尔调制器的激光测距研究

提出了一种基于双驱动马赫-曾德尔调制器(DD-MZM)的激光测距技术。通过对DD-MZM的单路进行调制可产生测距用的类双频光源,DD-MZM中两路光的时间延迟差很小,可有效抑制两路光拍频信号的强度噪声。为了进一步抑制由温度变化造成的两路光的相位差噪声,通过实时反馈控制DD-MZM的直流输入端,补偿了两路的相位差。首先基于光场传输函数建立了测距理论模型,分析了相位反馈控制的机理;然后基于理论模型搭建了测距系统,采用降频法采样信号;最后利用相位法反演出距离值。结果显示,在动态控制相位差后,系统相位差的长期漂移抑制比可达11 dB,距离测量的稳定度达到0.4μm。该方案有利于提高激光测距系统的稳定性和集成度。

基于单个双驱动马赫-曾德尔调制器的宽且平坦的可调谐光学频率梳

基于单个双驱动马赫-曾德尔调制器(DDMZM),提出一种宽且平坦的可调谐光学频率梳(OFC)的产生方案,其结构简单、易于实现、成本低。对方案原理进行理论分析,利用Optisystem 7.0软件进行仿真研究。结果表明,产生的OFC梳线数目不多,但平坦度较好,中心频率和梳线间距均可独立调谐。可调谐光源的中心频率决定了OFC的中心频率。将基于光外差法产生的微波射频信号作为DDMZM的驱动信号,确定了OFC的梳线间距,最大可达150 GHz,有效频谱带宽为600 GHz。

双平行马赫-曾德尔调制器的单边带RoF系统

在光纤承载射频(RoF)系统中,传统单边带调制(OSSB+C)产生的光载波分量和光边带分量之间功率差较大,导致接收灵敏度较低.为此提出了一种利用双平行马赫-曾德尔调制器(MZM)产生OSSB+C信号的改进方法.通过调节该MZM调制器的直流偏压,对于任意调制指数,光载波分量和光边带分量之间的功率都能够平衡,得到最优的0dB载边比(CSR).仿真结果表明,对于小调制指数,接收灵敏度的改善高达7.8dB;对于其他情况,接收灵敏度改善0.7～1.1dB.另外,还仿真分析了直流偏压漂移对载边比和接收灵敏度的影响.结果显示,如果将偏压漂移控制在5%范围内,则接收灵敏度下降幅度甚小,因而基于所提出方法的RoF系统具有较好的稳定性.

基于双平行马赫-曾德尔调制器的大动态范围微波光子下变频方法

为了提高微波光子下变频链路的性能,提出了基于集成双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子下变频方法.通过理论推导和数值仿真分析了系统的增益和无杂散动态范围,实验搭建了基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频链路,控制直流偏置电压使双平行马赫-曾德尔调制器工作在高载波抑制的双边带调制模式,并对链路进行了性能测试.实验结果表明:该下变频链路的增益为7.43 d B,无杂散动态范围达到了110.85 d B/Hz2/3,工作频段可覆盖5—18 GHz的宽频范围.基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频方法可优化设计输出频谱,系统结构简单、易于实现,为微波光子下变频链路提供了有效的解决方案.

铌酸锂M-Z电光强度调制器光辐射模研究

铌酸锂马赫-曾德尔(M-Z)电光强度调制器光辐射模与光纤耦合是导致芯片与光纤组件耦合失效的主要原因。采用光纤与芯片高精度耦合扫描法对光波导和光辐射模进行扫描,研究了光辐射模中心位置分布、光辐射模输出光功率随偏置电压的变化特性,以及光辐射模、光波导与光纤耦合光能量的分布特性。测得光波导在X,Y方向的有效耦合范围分别为14~15.5μm和14~16μm,光辐射模在X,Y方向的有效耦合范围分别为89~92μm和92~96μm。根据所研究的光辐射模特性,制定了失效耦合的解决方案,解决了光辐射模耦合失效问题。

基于双平行马赫-曾德尔调制器的全光混频器

传统的混频器只具备上变频或下变频的单一功能,为精简通信系统的收发模块,提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)实现上、下变频的全光混频器方案。该方案利用射频信号和本振信号分别驱动DPMZM上下两臂的子MZM,以实现本振和射频信号单边带调制;调节主MZM使DPMZM上、下两臂引入180°相位差从而使光载波相互抵消,输出光信号经光电探测器拍频后可得到中频信号或上变频信号。仿真结果表明:上、下变频信号抑制比皆超过了25dB,同时,无杂散动态范围达到89.7dBm。

基于马赫曾德尔调制器的倍频因子和输出相位可调的微波光子移相器

提出一种倍频因子连续可调,且相位连续变化的微波光子移相系统。该方案使用两个并联的马赫曾德尔调制器,通过2×2光耦器与两个双并联的集成马赫曾德尔调制器级联,产生可调节的±1~4阶边带,并使用相位调制器对其中一个光波进行相移。通过调整DPMZM的射频驱动信号和直流偏置电压以及PM的直流电压,可以产生相位从0到360°连续可调的2到8次谐波。仿真结果表明,当射频信号频率为10 GHz时,可产生频率为20~80 GHz的微波信号。当相位调制器的直流偏置电压与半波电压比值在0到2间变化时,对应微波信号的相位从0°到360°变化,可以获得约20 dB的大光边带抑制比(OSSR)和电杂散抑制比(ESSR)。此外,分析了调制器消光比对输出微波信号光载波抑制比和电杂散抑制比的影响,以及光载波的波长和功率对微波信号幅度波动的影响。

马赫-曾德尔调制器有限消光比对光生毫米波的影响

光生毫米波在光纤无线电,毫米波成像,射电天文学等领域都有广泛的应用前景。本文对基于单极型马赫-曾德尔调制器(MZM)采用双边带光载波抑制调制的光生毫米波方法进行了理论分析。详细分析了马赫-曾德尔调制器的有限消光比对产生的毫米波的影响。建立了基于单极型马赫-曾德尔调制器采用双边带调制光载波抑制的光生毫米波的实验平台。输入驱动信号频率在23到30GHz之间调节时,获得46到60GHz之间连续可调的毫米波信号,其功率抖动小于1.5dB。

基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统

为了有效解决太赫兹通信系统中信号难以调制,影响通信系统性能的问题,提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统。将要传递的伪随机不归零码与频率为10GHz的射频本振信号混频后调制到级联马赫-曾德尔调制器上,通过调节两个调制器的偏置电压,使其分别偏置在最大传输点和最小传输点上,得到的光载波信号经过光放大器放大,结合高非线性光纤的四波混频效应,利用相移布喇格光栅进行模式选择,经过光电转换后的太赫兹信号通过基带数据恢复,可以得出该太赫兹通信系统传输的误比特率。结果表明,基于级联马赫-曾德尔调制器结构可以将太赫兹信号的产生与调制结合到一起。该研究对太赫兹通信系统的实用化有一定借鉴意义。

利用级联马赫-曾德尔调制器捕获目标距离信息的宽带微波下变频

提出了基于级联马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulators,MZMs)的宽带微波光子下变频方法,并且通过该方法产生的中频信号(Intermediate Frequency,IF)得到被探测目标的距离信息。在该方案中,通过控制MZM的工作偏置点和调制指数来实现线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号的倍频处理。倍频后的LFM信号通过电延时进行传输来模拟被探测目标的返回信号。同时,通过MZM调制被延迟后的光边带信号。然后,通过低通滤波器得到带有目标距离信息的中频信号。通过模拟仿真实现了中心频率分别为10.8,21.8,32.4 GHz的二倍、四倍、六倍频信号,其信号带宽分别为2.7,5.6,8.4 GHz。随着电延时的增加,IF频率值呈线性减小。该方法灵活性高、精度高,易于实现,在雷达系统的宽带成像系统中具有很大的应用潜力。

马赫-曾德尔调制器任意偏置点稳定控制技术

为实现马赫-曾德尔调制器(MZM)任意偏置工作点的稳定控制,提出了一种基于平均光功率斜率值和余切值的复合控制算法,实现了利用FPGA技术的工作点稳定控制.首先分析了MZM偏置点稳定控制的必要性,然后研究了控制算法的理论基础,并在Matlab平台上进行了数学仿真验证,最后搭建了MZM偏置工作点稳定控制系统.当激光器的输出光功率为5dBm,MZM半波电压为4.2V,插入损耗3dB,输入脉冲为方波信号,1Gbps和1Mbps通信速率下,1小时内MZM输出光信号的平均功率波动小于±5%.实验结果表明,该方案实现了MZM任意偏置工作点的稳定控制,有效的提高了MZM在光通信中的可靠性.

基于马赫-曾德尔调制器的16倍频光毫米波的产生研究

产生高倍频系数的光毫米波(MM-Wave)是一种前景广阔的技术,它可以消除在中央站对高频率本机振荡器的需求。提出了一种通过级联马赫-曾德尔调制器(MZM)产生16倍频光毫米波的方法,理论分析了该方法产生16倍频光毫米波的原理,并采用Optisystem光子模拟软件验证了其可行性。该方法可省去光滤波器,降低了系统成本,且具有较高的光边带抑制比(OSSR)和射频寄生边带抑制比(RFSSR),在毫米波光纤传输系统中具有广泛的应用前景。

一种基于斜率检测算法的马赫-曾德尔调制器偏压控制研究

马赫-曾德尔调制器在光控相控阵系统中有着重要作用,但是由于外界温度等环境因素的影响,会出现稳定性下降、工作点易发生漂移的现象。针对这一现象,提出了一种基于传输曲线斜率检测算法,利用STM32F103微处理器的偏置电压自动控制方案。实验结果表明,该偏压控制系统能够对马赫-曾德尔调制器的工作点进行有效调节控制,大大提高了调制器工作的稳定性。

马赫—曾德尔电光调制器原理及其在光纤通信中的应用

从电光调制器的物理原理入手,结合马赫-曾德尔干涉结构分析了电光调制器对输入信号光相位和幅值的影响。结合目前高速光纤通信常用的调制码型,分析仿真了全频率归零码、半频率归零码、抑止载波归零码和单边带调制四种调制格式。并对电光调制器中非线性的影响进行了论述。

用全光纤马赫-曾德尔干涉仪测量光敏光纤的光致双折射

提出了一种用全光纤马赫-曾德尔干涉仪测量光敏光纤的光致双折射率的新方法,所得的归一化双折射率可达10-5.

基于单个马赫曾德尔调制器产生射频光残留边带的研究

光残留边带(optical vestigial sideband,OVSB)既可克服光双边带(optical double-sideband,ODSB)色散问题,又可解决光单边带(optical single-sideband,OSSB)信噪比低的问题,是光载射频(Optical radio frequency,ROF)技术中的一种高效的调制方案。本文提出了采用单个马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator,MZM)产生OVSB的方法。通过控制注入到MZM的射频(Radio Frequency,RF)端口的两个RF信号间的相移,可得到不同边带比(Sideband Suppression Ratio,SSR)的OVSB信号。分析了MZM产生OVSB的原理,采用optisystem光子模拟软件,设计出来了一种基于MZM产生OVSB的结构,仿真得到了不同相移情况下的OVSB光谱图,验证了方法的可行性。该方法结构简单,成本低廉,SSR调节灵活,可降低ROF系统的成本,提高系统性能。

1064 nm低电压薄膜铌酸锂电光调制器

低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5 V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,MZ)电光调制器,选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础,分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明,当调制臂长为3 mm时,该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05 V的低半波电压、0.319 dB的低损耗和27 dB的高消光比。同时,该调制器半波电压长度积为0.315 V·cm,调制效率高,具有与CMOS技术兼容的半波电压,有利于大规模光电集成。

基于双驱动DP-MZM的倍频双啁啾信号产生方法

提出了一种基于双驱动双平行马赫增德尔调制器(DP-MZM)的倍频双啁啾线性调频(LFM)信号产生方法。方案中,DP-MZM的上臂受射频驱动,产生偶数阶光边带;下臂受基带信号调制,产生单边带光信号。合理地设置驱动信号的调制系数和主调制器的直流相移,可抑制DP-MZM输出光信号中的载波分量。耦合光信号平方率检波后,可产生载波二倍频、带宽四倍频的双啁啾LFM信号。实验验证了所提方案的可行性,获得了载频14 GHz、带宽1.6 GHz、时宽带宽积1600的双啁啾LFM信号。对波形进行自相关处理,1μs的波形被压缩至0.762 ns,对应脉冲压缩比为1312。所提方案无需偏振器件和光滤波器,具有操作简单、调谐性高的优势,产生信号表现出好的旁瓣抑制性能和脉冲压缩性能。利用模糊函数分析了产生信号对雷达距离-多普勒模糊的改善,搭建了运动目标场景验证了产生信号的探测性能。

基于MZM的再调制单纤双向高速WDM-PON

研究了采用MZM实现再调制的高速WDM-PON方案,通过在Optisystem8.0仿真软件中搭建网络,对基于RSOA和MZM的两种单纤双向再调制WDM-PON进行了比较研究,仿真分析1.25Gb/s、2.5Gb/s和10Gb/s双向对称速率的上行传输性能,证明了基于RSOA的WDM-PON可实现低速远距离传输,而MZM再调制方式则更适合于高速短距离传输应用。

GaAlAs/GaAs量子阱行波Mach-Zehnder光调制器电极传输线的微波响应

研制了利用直线法设计的基于 Ga As衬底上的 Mach- Zehnder行波光调制器 .波导层使用了场诱折射率改变量较大的非对称多量子阱结构 ,采用脊型波导 ,并湿法刻蚀出台面以消除波导区以外的载流子引起的损耗 .调制器电极微波特性测试结果表明频率响应在 2 .5～ 2 0 GHz没有明显的起伏 ,但在低频段响应下降很快 ,另外微波损耗较大 ,讨论了其原因和改进方法 .