基于布里渊散射的单边带调制rof传输系统

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1、基于布里渊散射的单边带调制RoF传输系统沈一春金晓峰章献民浙江大学信息与电子工程学系，杭州310027在移动通信系统中，RoF(Radiooverfiber)系统由于其低成本，易安装，高速宽带等优点，近些年来，引起人们越来越多的研究兴趣[1]。由于日益增长的宽带移动通信的需要和在较低频段的拥挤，RoF系统中的无线频率也越来越多地从低频向高频发展，以提供更大的传输容量和更快的传输速率。然而，在长距离高频微波RoF系统中，传统的光载波双边带调制会引起严重的色散问题，这大大降低了系统性能。对此，人们提出如光纤光

2、栅、FP腔滤波器、双电极MZM调制器结合耦合器等等实现单边带调制，以减少色散影响，但这带来光栅色散、高插入损耗、RoF系统的成本增加等问题[2-4]。本文利用光纤中的受激布里渊散射效应不仅仅实现了11GHzRoF系统的单边带调制，而且对携带信息的单边带进行了放大。与传统的双边带调制RoF系统相比，减小了色散带来的影响，有效地提高了系统性能。受激布里渊散射（SBS）是光纤中常见的非线性效应，SBS过程是泵浦波、斯托克斯波通过声波进行的非线性作用，泵浦波通过电致伸缩产生声波，然后引起介质折射率的周期性调制。泵

3、浦引起的折射率光栅通过布拉格衍射泵浦光，产生了频率下移的斯托克斯波，布里渊频移为：(1)式中，为光纤中声速，为在泵浦波长处的折射率。图1载波11GHz调制信号的单边带布里渊选择放大原理图在光纤通信中，通常工作波长为1550nm，这时产生的布里渊频移约为11GHz。在RoF系统中，将微波调制为布里渊频移，同时反向输入与光载波频率相同的泵浦波，调制后的信号与泵浦波会产生SBS效应，如图1所示。图中为泵浦波对应的光频率，为调制布里渊频移大小的微波频率。左端入射调制信号的载波上边带比右端入射光频差为一个布里渊频移

4、，这时上边带会和右端入射光发生SBS作用，调制信号的上边带作为泵浦光，入射光作为斯托克斯光，这样调制信号的上边带就会将能量转移给入射光，从而实现了信号的单边带调制而调制信号的下边带与入射波的频偏也是一个布里渊频移，相应的入射光作为泵浦波，下边带就为斯托克斯波，因而入射波会把能量转移给下边带，从而实现了单边带的有效放大。实验装置图如2所示。1550nm的DFB激光器作为光源，激光经过10∶90的光纤耦合器（coupler），90%的光进入偏振控制器，再经MZM调制器后，调制成11GHz微波双边带，进入9.8

5、km长的标准单模光纤（SMF）。剩下10%的光经过掺铒光纤放大器（EDFA）放大，作为SBS效应的探测波，通过偏振控制器（PC）和环行器（circulator）反向进入长距离光纤。隔离器（isolator）是为了防止反向泵浦波对电光调制解调器造成损害。偏振控制器是用来控制泵浦波的极化状态，使得其与调制信号的下边带的极化方向保持一致，EDFA用来控制泵浦波的光功率。9.8公里的长距离光纤是让微波调制信号尽多地参与SBS，同时考虑到光纤本身固有的光损耗，因而光纤不宜过长。由于光纤中的布里渊频移与光纤的温度成线

6、性关系约为1MHz/0C，因而可以调整光纤的温度，使得布里渊频移值为精准控制为11GHz。图2RoF系统布里渊选择放大单边带调制系统图在实验中11GHz微波调制信号由AgilentE8267C矢量信号发生器（PSG）产生，信号调制速率为10Mbit/s，调制方式为QPSK。图3为传统的11GHz双边带调制和经过布里渊选择放大后单边带调制信号光谱图。从图中，我们可以看出本系统有效的实现了11GHz微波光子信号的单边带调制与放大。调制后的信号经过经宽带光电探测管（PD）转换为微波信号，实验中PD的带宽为20G

7、Hz，探测后的微波信号经过低噪声线性放大器（LNA）和微波功率放大器(MPA)放大后进入AgientE4407B射频频谱分析仪，这里AgientE4407B射频频谱分析仪（ESA）可用做下变频器，高频微波信号下变频为70MHz的中频信号，中频信号再经过Agient89600S矢量信号分析仪（VSA）分析，然后与计算机(Computer)相连，可以通过Agient89601软件对信号进行分析。图4为经过解调后的双边带信号眼图和单边带信号眼图。从图可以看出，布里渊选择放大单边带调制改善了系统的性能，在实验中测

8、的信噪比提高了约为2dB.(a)(b)图3调制信号光谱图，(a)双边带调制，(b)单边带调制(a)(b)图4调制信号解调后的眼图，(a)双边带调制，(b)单边带调制本文提出一简单系统，利用光纤中受激布里渊现象有效的实现了11GHzRoF系统单边带放大和单边带调制。实验中，与传统的双边带调制相比，10Mbit/s的调制速率的QPSK信号信噪比改善了约为2dB。参考文献：[1]E.I.Ackerman,C.H.Cox.RFfibe