基于點反射cfbg的寬譜光多邊帶調(diào)制實現(xiàn)方法

基于點反射cfbg的寬譜光多邊帶調(diào)制實現(xiàn)方法

1基于物理性能的寬譜ossb調(diào)制為了提高波分恢復(fù)系統(tǒng)的通信能力，新的調(diào)幅格式是一個重要的通道。其中單邊帶(SSB)調(diào)制有很多優(yōu)點,如可以直接檢測、線性的電色散補償、不受周期性傳播衰落效應(yīng)的影響以及信道帶寬只有普通強度調(diào)制信號帶寬的1/2等。在長距離高頻微波ROF系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的光雙邊帶(ODSB)調(diào)制會引起嚴重的色散問題,這大大降低了系統(tǒng)性能。越來越多的研究開始關(guān)注光SSB(OSSB)調(diào)制。OSSB的產(chǎn)生可以采用雙平行馬赫-曾德爾調(diào)制器(DP-MZM)結(jié)合耦合器實現(xiàn),也可以用半導(dǎo)體放大器或者電吸收調(diào)制器結(jié)合sagnac光纖環(huán)抑制其中一個邊帶,但是這些方法會增加系統(tǒng)的成本。另一種是采用濾波器濾除其中一個邊帶,但是光纖布拉格光柵(FBG)很難做到極窄的譜寬,尤其對于幾個GHz的ROF系統(tǒng),很難只濾出一個邊帶而不影響載波和另一個邊帶。利用光柵實現(xiàn)Hilbert變換,相移后兩路耦合;利用三角光柵抑制其中一個邊帶,增加另一個邊帶和光載波的功率比。這兩種方法都可以實現(xiàn)OSSB調(diào)制,但是需要特殊設(shè)計的光柵,而且難以實現(xiàn)寬譜信號的OSSB調(diào)制。本文提出一種基于啁啾FBG(CFBG)的寬譜OSSB調(diào)制實現(xiàn)方法。ODSB信號經(jīng)過同一CFBG兩個相反方向的反射,利用偏振控制器(PC)實現(xiàn)兩個方向偏振態(tài)的正交。這種雙反射(DR)-CFBG結(jié)構(gòu)可以濾出光載波與其中一個邊帶實現(xiàn)OSSB,同時消除了反射譜內(nèi)的色散,避免了濾波引起的相位畸變。利用實驗制作的線性CFBG搭建了DR-CFBG,測量得到其反射譜3dB帶寬為1.27nm,抖動小于0.5dB;反射譜內(nèi)群時延近似為常數(shù),其抖動小于50ps。實驗數(shù)據(jù)仿真結(jié)果表明,本文方法可以實現(xiàn)寬譜基帶信號與加載數(shù)據(jù)信息射頻信號的OSSB。2cfbg的工作原理數(shù)據(jù)信息通過MZM對LD輸出光進行調(diào)制,利用一個DR-CFBG濾出載波和其中一個邊帶,經(jīng)過標準單模光纖(SSMF)傳輸后進入光電探測器(PD)探測得到數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息可以是高速的基帶信號,也可以是加載數(shù)據(jù)信息的射頻(RF)信號。DR-CFBG由2個環(huán)形器、2個PC器、1個線性CFBG和1個檢偏器組成。PC2將輸入光對準x軸方向,經(jīng)過CBFG反射后,利用PC3進行偏振旋轉(zhuǎn),對準y軸方向,從CFBG的另一側(cè)進行二次反射。兩個正交的偏振態(tài)可以抑制兩次反射信號的相互影響。由于從同一個CFBG的兩側(cè)分別進行反射,理論上其色散相消為零,群時延在反射譜內(nèi)為常數(shù)。因為光柵并不能達到100%的反射,兩個正交的偏振態(tài)能夠避免CFBG透射信號和兩次反射信號的串?dāng)_。最后,利用檢偏器可將兩次反射的信號檢出。3結(jié)果3.1樹種光柵測量實驗使用了紫外光寫入的方式,光源為相干公司的244nm倍頻Ar+激光器,位移臺為PhysikInstrumente的亞微米精度位移臺,使用了摻Ge光敏載H光纖光柵以增加其最大折射率調(diào)制強度。啁啾模版的啁啾量C=0.1nm/cm,制作的光柵長為8.7cm,采用超高斯切趾以減少群時延與反射譜的抖動。光柵的頻譜特性通過光矢量分析儀(OVA)測量。OVA的測量精度很高,可達1pm。圖2(a)與(b)分別為實做啁啾光柵雙向反射譜、群時延與透射譜,啁啾光柵3dB帶寬約為1.27nm,邊帶抑制比為25dB,反射率約為95%。圖2(c)與(d)為實測DR-CFBG的傳輸譜特性,其反射譜平頂抖動小于0.5dB,反射譜內(nèi)群時延近似為常數(shù),其抖動小于50ps。3.2不同信號傳輸邊帶的影響根據(jù)圖1所示的方案,利用光纖系統(tǒng)軟件與實測DR-CFBG譜數(shù)據(jù)搭建了OSSB調(diào)制系統(tǒng)。圖3為ODSB與OSSB在SSMF傳輸10km與50km的系統(tǒng)傳輸特性。ODSB調(diào)制使得兩個邊帶在SSMF傳輸后的相位產(chǎn)生不同的偏移,接收機探測得到的微波功率P∝cos2(πλ2DLf2/c)隨微波頻率和傳輸距離都會有波動,其中λ是光載波波長,D是光纖的色散系數(shù),L是傳輸長度,f是微波頻率,c是光速。OSSB調(diào)制能有效的減少色散導(dǎo)致的能量損耗。圖4為40Gb/sNRZ信號DSB調(diào)制后與經(jīng)過DR-CFBG后的光譜?？梢钥吹?其中一個邊帶被明顯的抑制,實現(xiàn)了OSSB調(diào)制;但仍然有靠近載波的少量邊帶殘留,這主要是因為濾波器并非是理想的矩形造成。圖5為不同調(diào)制方式與距離時40Gb/sNRZ傳輸誤碼率(BER)。BER為10-9時,OSSB傳輸10.0km的功率代價比ODSB傳輸5.5km高1.8dB,比ODSB傳輸6.0km低4.0dB?？梢?傳輸距離小于5.5km時,ODSB傳輸性能優(yōu)于OSSB,這主要是因為濾波器的非理想造成信號的畸變。但是當(dāng)傳輸距離增加到6.0km以上后,OSSB傳輸性能優(yōu)于ODSB,其抗色散的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。圖6(a)為接收功率-18dBm是不同RF頻率加載2.5Gb/s的NRZ信號,DSB調(diào)制時傳輸50km的BER。RF頻率為15GHz時,傳輸BER為10-9;隨著頻率的增加,BER急劇上升。所以當(dāng)RF頻率大于15GHz時,OSSB調(diào)制非常有必要。圖6(b)為不同RF頻率加載2.5Gb/s的NRZ信號,OSSB調(diào)制時傳輸50km的BER。BER為10-9時,20GHzRF為載波的功率代價比10GHz低3dB,比40GHz低1.2dB。這主要是因為RF載波頻率低時,濾波器的非理想性造成邊帶信息殘留;RF載波頻率高時,探測器有限的帶寬造成邊帶信息的損失。4dr-cfbg實驗提出一種基于寬譜CFBG的OSSB調(diào)制實現(xiàn)方法。這種DR-CFBG結(jié)構(gòu)可以濾出光載波與其中一個邊帶實現(xiàn)OSSB調(diào)制,同時消除了反射譜內(nèi)的色散,避免了濾波引起的相位畸變。利用實驗制作的線性CFBG搭建了DR-CFBG,測量得到其反射譜3dB帶寬為1.27nm,抖動小于0.5dB;反射譜內(nèi)群時延近似為常數(shù),其抖動小于50ps。實驗數(shù)據(jù)仿真結(jié)果表明,傳輸距離大于6.0km時,40Gb/sNRZ信號OSSB調(diào)制傳輸