基于電吸收調制器的ROF系統信號傳輸特性研究?

稅奇軍，唐炳華，董賽鷹

（四川文理學院物理與機電工程學院，達州635000）

·微機網絡與通信·

基于電吸收調制器的ROF系統信號傳輸特性研究?

稅奇軍，唐炳華，董賽鷹

（四川文理學院物理與機電工程學院，達州635000）

隨著通信系統傳輸容量和傳輸帶寬的增加，光載毫米波系統結合光纖通信和無線通信的各自優點能夠滿足未來通信系統的需求。傳統的利用光學方法產生毫米波信號包括直接調制、光外差以及外部調制，但是這些方法使信號在光纖中所受色散效應較大，需要精準的電光調制器偏置電壓和復雜的激光器，增大了系統成本。搭建了一個由兩個激光器、一個馬赫增德爾調制器、一個電吸收調制器以及兩個光電探測器組成的無線光纖通信系統，在接收端產生了40GHz的毫米波信號。在光纖長度為50km時，通信系統的誤碼率小于10－9，而功率代價約為2dBm。

光載毫米波；馬赫曾德爾調制器；電吸收調制器；光電探測器；毫米波；誤碼率

1　引　言

隨著通信系統傳輸容量和傳輸帶寬的增加，光載毫米波系統結合光纖通信和無線通信的各自優點能夠滿足未來通信系統的需求［1－3］。傳統的利用光學產生毫米波信號的方法包括直接調制、光外差以及外部調制，但是光外部調制方法的光外差信號在光纖中所受色散效應較大，導致信號衰減較快；光外差方法雖然能夠避免光色散效應，但光外差技術需要精準的電光調制器偏置電壓和復雜的激光器，增大了系統成本。利用一個電吸收調制器實現光纖無線通信系統中的頻率轉換，大大降低了系統成本［4－7］。

2　實驗模型

實驗模型由兩個激光器、一個馬赫增德爾調制器、一個電吸收調制器以及兩個光電探測器組成，其工作原理如圖1所示。

激光器1和激光器2產生的光信號分別經過分光器之后分成四路光信號，激光器1產生的其中一路光信號和激光器2產生的其中一路光信號在光電探測器1上經過直接拍頻之后得到的電信號表達式為［8］：

圖1　實驗模型

（1）式中f1、φ1（t）和f2、φ2（t）分別是激光器1和激光器2產生的光信號的頻率和相位。經過拍頻的光信號和本振信號混頻之后的電信號為：

（2）式中fm是本振信號的頻率。分離出混頻之后的下變頻電信號對激光器2的另外一路光信號調制之后的輸出光場表達式為：

激光器1的一束光和馬赫增德爾調制器輸出的光合成之后的光場表達式為：

（4）式中m1是馬赫增德爾調制器的調制深度，合成之后的光信號經過電吸收調制器調制之后的光場表達式滿足如下關系：

（5）式中m2是電吸收調制器的調制深度，fIF是中頻信號頻率，φ（t）是基帶信號，調制之后的光信號經過光纖傳輸之后在接收端利用光電探測器轉換成所需要的毫米波信號，同時恢復出基帶信號。

3　實驗分析

實驗系統中兩激光器產生的光波頻率分別為193.1THz和193.06THz，兩束光在光電探測器1上拍頻之后的頻譜如圖2所示，兩激光束拍頻之后產生頻率為40GHz的毫米波信號。馬赫曾德爾調制器的消光比為26dB，并且其插入損耗為5dB，輸出的光場光譜如圖3所示。經過光纖長度為50km傳輸之后，在接收端采用光電探測器2探測，經過帶通濾波器之后同時產生的毫米波信號頻譜如圖4所示，背靠背和光纖長度為50km的系統誤碼率如圖5所示。

圖2　拍頻之后的毫米波信號頻譜

圖3　馬赫增德爾調制器輸出的光譜

圖4　接收端的毫米波信號頻譜

圖5　系統誤碼率曲線

由圖4、圖5可以發現，在接收端產生了40GHz的毫米波信號，并且實驗系統在背靠背和光纖長度為50km時的誤碼率都小于10－9，滿足通信系統要求。

4　結束語

搭建了一個主要由電吸收調制器所構成的無線光纖通信系統，在接收端產生了40GHz的毫米波信號。在光纖長度為50km時，通信系統的誤碼率小于10－9，而功率代價約為2dBm。該通信系統既節約了成本又能滿足實際通信的需求，為進一步研究無線光纖通信系統提供了理論和實驗參考。

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Research of ROF System Transmission Characteristics Based on the Electro－absorption Modulator

Shui Qijun，Tang Binghua，Dong Saiying
（School of Physics and Mech－tronic Engineering，Sichuan University of Arts and Science，Dazhou 635000，China）

With the increasing of transmission capacity and bandwidth of the communication system，optical millimeter wave system，combining with the advantages of optical fiber communication and wireless communication，meets the requirements of the future communication systems.The traditional optical application method is used for generating millimeter－wave signal includes optical heterodyne，direct modulation and external modulation，but these methods enhance the optical fiber dispersion effect of the signals，and increase the system cost by providing the precise electro－optic modulator bias voltage and complex laser.The 40GHz millimeter wave signal at the receiving end is produced by the wireless optical communication system set up by two lasers，a Mach－Zehnder Modulator，an electro－absorption modulator and two photoelectric detectors.When the fiber length is 50km，the bit error rate of the communication system is less than 10－9and the power is about 2dBm.

Optical millimeter wave；Mach－Zehnder Modulator；Electro－absorption modulator；Electro－optic detectors；Millimeter wave；Bit error rate

10.3969／j.issn.1002－2279.2016.01.006

TN929.11

A

1002－2279（2016）01－0022－02

?四川文理學院2013年度面上項目（2013Z002Z）；四川省教育廳自然科學基金（15ZB0320）；四川文理學院一般教改項目（2013JY47）

稅奇軍（1976－），男，四川省遂寧市人，講師，碩士研究生，主研方向：光通信及微波光電子學。

2015－03－13