基于点反射cfbg的宽谱光多边带调制实现方法

基于点反射cfbg的宽谱光多边带调制实现方法

1基于物理性能的宽谱ossb调制为了提高波分恢复系统的通信能力，新的调幅格式是一个重要的通道。其中单边带(SSB)调制有很多优点,如可以直接检测、线性的电色散补偿、不受周期性传播衰落效应的影响以及信道带宽只有普通强度调制信号带宽的1/2等。在长距离高频微波ROF系统中,传统的光双边带(ODSB)调制会引起严重的色散问题,这大大降低了系统性能。越来越多的研究开始关注光SSB(OSSB)调制。OSSB的产生可以采用双平行马赫-曾德尔调制器(DP-MZM)结合耦合器实现,也可以用半导体放大器或者电吸收调制器结合sagnac光纤环抑制其中一个边带,但是这些方法会增加系统的成本。另一种是采用滤波器滤除其中一个边带,但是光纤布拉格光栅(FBG)很难做到极窄的谱宽,尤其对于几个GHz的ROF系统,很难只滤出一个边带而不影响载波和另一个边带。利用光栅实现Hilbert变换,相移后两路耦合;利用三角光栅抑制其中一个边带,增加另一个边带和光载波的功率比。这两种方法都可以实现OSSB调制,但是需要特殊设计的光栅,而且难以实现宽谱信号的OSSB调制。本文提出一种基于啁啾FBG(CFBG)的宽谱OSSB调制实现方法。ODSB信号经过同一CFBG两个相反方向的反射,利用偏振控制器(PC)实现两个方向偏振态的正交。这种双反射(DR)-CFBG结构可以滤出光载波与其中一个边带实现OSSB,同时消除了反射谱内的色散,避免了滤波引起的相位畸变。利用实验制作的线性CFBG搭建了DR-CFBG,测量得到其反射谱3dB带宽为1.27nm,抖动小于0.5dB;反射谱内群时延近似为常数,其抖动小于50ps。实验数据仿真结果表明,本文方法可以实现宽谱基带信号与加载数据信息射频信号的OSSB。2cfbg的工作原理数据信息通过MZM对LD输出光进行调制,利用一个DR-CFBG滤出载波和其中一个边带,经过标准单模光纤(SSMF)传输后进入光电探测器(PD)探测得到数据信息。数据信息可以是高速的基带信号,也可以是加载数据信息的射频(RF)信号。DR-CFBG由2个环形器、2个PC器、1个线性CFBG和1个检偏器组成。PC2将输入光对准x轴方向,经过CBFG反射后,利用PC3进行偏振旋转,对准y轴方向,从CFBG的另一侧进行二次反射。两个正交的偏振态可以抑制两次反射信号的相互影响。由于从同一个CFBG的两侧分别进行反射,理论上其色散相消为零,群时延在反射谱内为常数。因为光栅并不能达到100%的反射,两个正交的偏振态能够避免CFBG透射信号和两次反射信号的串扰。最后,利用检偏器可将两次反射的信号检出。3结果3.1树种光栅测量实验使用了紫外光写入的方式,光源为相干公司的244nm倍频Ar+激光器,位移台为PhysikInstrumente的亚微米精度位移台,使用了掺Ge光敏载H光纤光栅以增加其最大折射率调制强度。啁啾模版的啁啾量C=0.1nm/cm,制作的光栅长为8.7cm,采用超高斯切趾以减少群时延与反射谱的抖动。光栅的频谱特性通过光矢量分析仪(OVA)测量。OVA的测量精度很高,可达1pm。图2(a)与(b)分别为实做啁啾光栅双向反射谱、群时延与透射谱,啁啾光栅3dB带宽约为1.27nm,边带抑制比为25dB,反射率约为95%。图2(c)与(d)为实测DR-CFBG的传输谱特性,其反射谱平顶抖动小于0.5dB,反射谱内群时延近似为常数,其抖动小于50ps。3.2不同信号传输边带的影响根据图1所示的方案,利用光纤系统软件与实测DR-CFBG谱数据搭建了OSSB调制系统。图3为ODSB与OSSB在SSMF传输10km与50km的系统传输特性。ODSB调制使得两个边带在SSMF传输后的相位产生不同的偏移,接收机探测得到的微波功率P∝cos2(πλ2DLf2/c)随微波频率和传输距离都会有波动,其中λ是光载波波长,D是光纤的色散系数,L是传输长度,f是微波频率,c是光速。OSSB调制能有效的减少色散导致的能量损耗。图4为40Gb/sNRZ信号DSB调制后与经过DR-CFBG后的光谱。可以看到,其中一个边带被明显的抑制,实现了OSSB调制;但仍然有靠近载波的少量边带残留,这主要是因为滤波器并非是理想的矩形造成。图5为不同调制方式与距离时40Gb/sNRZ传输误码率(BER)。BER为10-9时,OSSB传输10.0km的功率代价比ODSB传输5.5km高1.8dB,比ODSB传输6.0km低4.0dB。可见,传输距离小于5.5km时,ODSB传输性能优于OSSB,这主要是因为滤波器的非理想造成信号的畸变。但是当传输距离增加到6.0km以上后,OSSB传输性能优于ODSB,其抗色散的优势得以体现。图6(a)为接收功率-18dBm是不同RF频率加载2.5Gb/s的NRZ信号,DSB调制时传输50km的BER。RF频率为15GHz时,传输BER为10-9;随着频率的增加,BER急剧上升。所以当RF频率大于15GHz时,OSSB调制非常有必要。图6(b)为不同RF频率加载2.5Gb/s的NRZ信号,OSSB调制时传输50km的BER。BER为10-9时,20GHzRF为载波的功率代价比10GHz低3dB,比40GHz低1.2dB。这主要是因为RF载波频率低时,滤波器的非理想性造成边带信息残留;RF载波频率高时,探测器有限的带宽造成边带信息的损失。4dr-cfbg实验提出一种基于宽谱CFBG的OSSB调制实现方法。这种DR-CFBG结构可以滤出光载波与其中一个边带实现OSSB调制,同时消除了反射谱内的色散,避免了滤波引起的相位畸变。利用实验制作的线性CFBG搭建了DR-CFBG,测量得到其反射谱3dB带宽为1.27nm,抖动小于0.5dB;反射谱内群时延近似为常数,其抖动小于50ps。实验数据仿真结果表明,传输距离大于6.0km时,40Gb/sNRZ信号OSSB调制传输