相干光正交频分复用系统中光调制的优化设计

相干光正交频分复用(COOFDM)是目前光传输领域的研究热点之一。COOFDM系统采用马赫-曾德尔光调制器(MZM)实现射频(RF)信号到光的转换,而正交频分复用(OFDM)信号对非线性十分敏感,所以在系统设计上最关键的就是实现信号的线性传输。从理论上分析了COOFDM系统中MZM对OFDM信号的非线性影响,通过对MZM偏置点及调制指数优化,实现COOFDM系统的最佳传输,同时对COOFDM系统品质因子Q与偏置点及调制指数关系进行了仿真。结果表明,为了实现最佳线性传输,不同于传统的基于强度调制/直接检测系统(偏置点选在积分点),COOFDM系统中MZM最佳偏置点选在零点;MZM调制指数的选择也会对系统性能产生影响,当COOFDM系统中MZM调制指数为0 dB时,系统性能达到最佳。     

零偏置光电振荡器相位噪声的讨论与分析

光电振荡器(OEO)可以产生低相位噪声的微波信号。在OEO中,MZ调制器(MZM)可以偏置于正交工作点使基频信号的损耗最低,也可以工作于零偏置点从而得到倍频信号。在MZM零偏置的OEO中,利用电分频器将倍频信号分频得到基频信号,从而构建环路振荡器。本文对这2种OEO(MZM正交偏置和MZM零偏置)的相位噪声进行了理论分析。由理论分析可知,MZM零偏置OEO的相位噪声优于MZM正交偏置OEO。根据仿真结果,可以发现MZM零偏置OEO的相位噪声噪底比MZM正交偏置OEO的相位噪声低3 dB。另外,MZM零偏置OEO的振荡模式间隔并不会受到电分频器的影响。     

ROF中色散对OFDM信号传输性能影响的研究

建立了一套适合于研究OFDM信号在ROF光传输系统中传输的仿真模型。调查了光传输系统性能对OFDM信号传输质量的影响问题。针对光纤链路中色散对OFDM信号性能的影响展开讨论。给出了色散补偿前后系统性能的仿真结果,并进行分析和讨论。     

激光通信中马赫曾德调制器无抖动偏置控制技术

为实现马赫曾德调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）工作时偏置点的稳定控制,提出了一种基于平均光功率斜率值检测的简单有效的控制方案。首先,分析了MZM工作时偏置点稳定控制技术的重要性,从理论上研究了控制算法的可行性,然后,利用Matlab进行了仿真验证,最后在搭建的实验平台上进行了MZM工作偏置点稳定控制系统的实验验证。结果表明该控制方法是一种适用于多种调制格式的简单有效的无抖动偏置控制技术,并且实验观察结果表明系统误码率性能在72 h内没有下降,能稳定在10-9附近,有效地保证了激光通信调制系统工作的可靠性。     

相干光OFDM在高速光传输中的应用

相干光正交频分复用系统(CO-OFDM,Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing)可有效抑制光纤色度色散和偏振模色散,有望成为解决未来高速光传输的主流方案。这里结合光传输理论及正交频分复用系统(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplex)技术原理,对CO-OFDM系统方案实现及信道等效模型进行了分析,通过数字仿真验证系统光调制器偏置点选择及信号均衡算法。理论分析和仿真结果表明,CO-OFDM系统采用单抽头频域均衡,可有效抑制光纤色散效应。光调制器偏置点选择在零点,可实现系统对OFDM信号的最佳线性调制,与传统强度调制/直接检测(IM/DD)系统比较,CO-OFDM系统品质因子有10 dB提高。     

色/频/空三维资源复用的室内可见光非直流偏置OFDM系统性能研究

提出一种新的室内可见光非直流偏置正交频分（Non-DC-Biased Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NDC-OFDM）复用系统,该系统采用多个颜色LEDs作为光源,在保证高传输可靠性的同时可以维持环境光的稳定。将空间调制和同色异谱调制结合并应用到室内可见光OFDM通信系统中得到一种新的适用于室内可见光通信系统的NDC-OFDM传输方案,该方案具有OFDM、空间调制和同色异谱调制的优势,适用于高速室内白光通信系统。仿真结果表明所提出的NDC-OFDM室内可见光传输系统与传统的直流偏置光OFDM （DC-biased Optical OFDM）和非对称限幅光OFDM （Asymmetrically Clipped Optical OFDM）相比具有更好的优势,并且与其它NDC-OFDM室内可见光传输方案相比,对于OFDM信号高峰均功率比引起的光信号非线性畸变问题,本文提出的多色LEDs NDC-OFDM室内可见光传输方案除了具有更好的鲁棒性外,还不会产生光强度波动。     

基于级联调制器和四波混频效应的24倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器 (MZM)和半导体光放大器(SOA)的24倍频微波信号 光学生成方案,具有覆盖频段高、杂波抑制效果好等优点。在本方案中,低频微波信号分别 通过两个级联 MZM对连续光源进行调制,调节直流偏置使两个MZM均工作在最大偏置点,以抑制奇数阶光分 量;进一 步调节两个MZM的调制深度,并结合可调谐电相移器(TEPS)和可调谐光相移器(TOPS)引入相 移,完全抑 制第2个MZM输出的±2阶光分量和光载波,得到±4阶光分量;再经过SOA发生四波混频(FWM )效应,形成±12 阶光分量;滤波后拍频可以获得24倍频微波信号。最后,搭建了实验和仿真系统,分别以11．0GHz,11.5GHz和12.0GHz的微波信号为驱动,得到间隔为264、276GH z和288GHz的±12阶光边带,有效验证了方案的可行性。     

基于相干自混频原理的马赫-曾德尔调制器偏置点的监测

提出并实现了用相干自混频方法监测马赫-曾德尔调制器(MZM)零偏置点漂移,将同一光源所产生的部分未调制光和调制后的光进行混频,利用混频光功率的最人最小值之比作为监测量监测.相比于监测信号光平均光功率的方法,可使±5%偏置点漂移下的灵敏度从0.02 dB提高到0.3 dB.利用设计完成的硬件反馈控制系统进行了多次实验,讨论了影响系统工作的各种因素及相应的解决办法,结果表明该方法工作有效.     

基于双平行MZM调制器和四波混频效应的高倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于双平行Mach-Zehnder调制器(DPMZM ) 和半导体光放大器(SOA ) 的四波混频(FWM ) 效应的 24 倍频微波信号光学生成方案,具有覆盖频段高、系统结构简单 和 频谱纯度较高等优点。在本方案中,低频率的微波信号 通过 DPMZM 对光源进行调制,调节直流偏置点使 DPMZM 的两个子 MZM 和主 MZM 均偏置在最大传输点,抑制 所有 奇数边带,进一步调节两个子 MZM 的调制深度和移相器的相移,完全抑制光载波和二阶边带,得到±4阶光边带;再经 过 SOA 发生FWM效应 , 产生±12 光边带,经过光电探测器拍频后可获得 24 倍频的微波信号。最后,通过仿真实验, 以 10GHz 的微波信号为驱动信号,得到了 240GHz 的微波信号,验证了方案的可行性。     

一种载边比可调单边带全双工光载无线系统

理论分析了一种基于双平行马赫曾德尔调制器(MZM)的2 倍频光单边带调制方案,仿真研究了基于 该方案的载波重用全双工光载无线(RoF)通信系统性能。合理设置射频驱动信号相移及双平行MZM 主调制器偏置 电压产生单边带信号,再调整调制指数以实现光载边比ROCS 的连续可调谐。讨论了射频信号相移、主调制器偏置电 压、双平行MZM 消光比RE 和调制指数对ROCS 的影响,理论分析与仿真结果较为一致。结果表明经20 km 光纤传输 后,在误码率BER 为10-9 时0 dB 和10. 33 dB 载边比系统的功率代价分别为2.5 dB 和3.4 dB,在背靠背(BtB)传输 中当载边比从10. 33 dB 降低至0 dB 后,接收机灵敏度提高了2.6 dB。     

可见光通信光叠加正交频分复用技术研究

针对可见光通信(VLC)正交频分复用(OFDM)系统 发光二极管(LED)动态范围窄、非线性和限幅失真严重等问题,利用光 源具有多个灯芯的特点,将OFDM频带划分为多个子带,每个子带内数据通过傅里叶反变换(IFFT)产生一路独立信号输入LED 灯芯,所有LED灯芯发出的光信号在空间上叠加形成光叠加OFDM(OSM-OFDM) 信号。在相同直流偏置情况下, OSM-OFDM系统每一路信号的调制深度较低,能够有效地避免LED非线性和限幅影响,特别是 在输入信号功率较大时,系统 误码率(BER)降低了至少1个数量级。根据有效信噪比(SNR) 最大原则能够得到OSM-OFDM系统最优直流偏置,而且在系统设计时可以根据 系统有效信噪比公式选择合适的LED灯芯数。实验表明,OSM-OFDM系统BER 性能要比直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系统提升了1个数量 级。     

一种LiNbO3 MZM调制器正交偏置点锁定技术研究

在传统LiNbO3马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置控制理论的基础上,提出了一种基于低频信号扰动与模拟电路处理技术的反馈控制方法。通过该方法设计的偏置控制电路模块可以在-55~+80℃温度范围内实现LiNbO3MZM调制器正交偏置点锁定,并且具有偏置控制电路体积小、控制精度高等特点。该偏置控制电路模块已经批量应用于某高速光通信传输系统中。     

基于串联双电极马赫-曾德尔调制器的六倍频技术

提出并理论分析和实验验证了一种新的产生毫米波的六倍频技术。该方法采用两个相同串联的双电极驱动马赫-曾德尔电光调制器(MZM),调节第一个MZM的偏置电压使其工作在最小传输模式,只输出奇次光谐波分量,调节第二个MZM的偏置电压使其工作在最大传输模式,抑制所有的奇次光谐波分量。实验结果显示,采用10 GHz的射频(RF)信号驱动这两台MZM后,输出60 GHz的毫米波信号,实现了六倍频。通过测量输出的信号性能指标并与未使用带通光滤波器方案作比较得出经过50 km光纤传输后,输出信号受到色散的影响小。     

基于级联马赫-曾德电光调制器的60GHz光载毫米波传输系统的研究

提出并实现了一种新的产生毫米波的六倍频技术。采用两个相同的串联马赫一曾德电光调制器（MZM）,调节第1个MZM调制器的偏置电压使其工作在最小传输模式,只输出奇次光谐波分量;调节第2个MZM调制器的偏置电压使其工作在最大传输模式,抑制所有的奇次光谐波分量。实验显示,采用10GHz的射频（RF）信号驱动这两台MZM调制器后...     

基于偏置马赫-曾德调制器的微波光子信号倍频

高速光信号源在现代光通信中不可或缺,目前倍受研究者关注。提出了利用一种具有偏置控制的马赫-曾德尔调制器(MZM),采用倍频方案产生高速微波光子信号,并进行了实验研究。通过在MZM 上施加一定的直流偏置引起两臂光脉冲的相位差,使光脉冲发生分裂实现倍频。实验中,利用5 GHz 的射频信号源,成功获得了频率增加一倍的10 GHz 高质量高速光信号。同时,也可以观察到在不同偏置电压下会产生不同的脉冲序列,发现优化偏压是实现高质量倍频的必要条件。该方案可用于产生40 GHz 以上的高频率光脉冲,可广泛应用于高速光通信。     

可见光通信极性索引正交频分复用技术研究

为了抑制可见光通信(VLC)正交频分复用(OFDM)系 统发光二极管(LED)非线性限幅失真,提出了一种极性 索引OFDM(PIM-OFDM)调制方式。PIM-OFDM通过两个模块分别传输直流偏置 光OFDM(DCO-OFDM)双极性信号的极性信息和幅度信息。在第1模块中,对双极性信号的正 负极性编码并使用 OOK信号传输。在第2模块中,对双极性信号取绝对值得到幅度信息。在相同条件下,PIM- OFDM系统 性能比非对称限幅OFDM(ACO-OFDM)系统提升了接近 3dB。在光功率约束 条件下,在最 大有效(SNR)原则下得到了直流偏置和输入信号的最优功率分配。 仿真结果表明:光功率约束较小时,有 效SNR随着直流偏置增大而变小;光功率约束较大时,有效SNR随着直流 偏置增大会先增大后减小。 实验结果表明:在相同传输速率的情况下,PIM-OFDM误码率(BE R)性能要比ACO-OFDM提升1个数量级。     

一种基于MZM的电信号任意倍频方法

文章提出一种使用马赫-曾德尔强度调制器(MZM)产生输入信号的任意倍频信号的方案,利用该方法不仅可以产生输入信号的偶数倍倍频信号,还可以产生输入信号的奇数倍信号.通过设置马赫-曾德尔强度调制器的直流偏置点在线性偏置点,产生了奇数倍信号,通过设置直流偏置点在特殊的非线性偏置点,产生了偶数倍信号.通过调节输入信号的幅度,可以得到想要的高阶倍频信号.理论分析和实验证实了该方案的可行性.     

应用于秒脉冲传递的电光调制器反馈控制系统

介绍了一种应用于光纤时频传递秒脉冲信号(1PPS)调制的马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置点反馈控制系统。本系统将电光调制器的偏置点设置在传输曲线的最小值点(Null)和正斜率正交点(Quad+)之间的线性区域,利用光电二极管(PIN)探测输出1PPS信号的低电平电压的波动来检测偏置点的漂移。对测量到的电压信号进行数字处理后通过控制偏置点反馈系统来稳定调制器的偏置点。对反馈控制理论进行了原理推导,并与基于微扰理论的商用偏置点稳定系统进行了对比实验。实验证明该系统可以避免微扰信号对1PPS传输稳定性的影响,传递性能优于商用偏置点稳定系统。实验结果表明,1PPS传递时延波动的峰峰值为174 ps,均方根值(RMS)为18 ps,在平均时间为104s时,1PPS的时间阿伦方差(TDEV)下降到1.7 ps。     

基于单MZM和FBG的10倍频抑制载波RoF系统

为优化光载无线通信系统(RoF)结构,提出了一种基于单马赫曾德尔外调制器(MZM)和光纤布拉格光栅(FBG)的10倍频抑制载波RoF系统实现方案。通过设置射频驱动信号幅度和MZM偏置电压抑制主载波和偶数阶边带,结合FBG滤波功能,最终实现10倍频RoF毫米波信号。理论推导了10倍频毫米波信号实现机理,优化了FBG带宽及反射率,实验结果表明该新型RoF系统传输20 km后功率代价为1.66 dB。     

应用并行MZM降低光载OFDM系统的非线性失真

针对传统马赫-曾德尔调制器(MZM)在光载正交频分复用(OFDM)系统中的非线性失真问题,提出了一种新的并行MZM结构,该结构由主调制器和起补偿作用的子调制器组成。理论分析与仿真表明:通过设计调制器电极长度与输入光功率,使得相位误差衰减因子小于1,此时并行MZM的非线性失真小于传统MZM。在相同调制指数下,并行MZM对应的星座图更加收敛,但随着调制指数的增加而逐渐发散。