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一种基于双驱MZM调制的全光变频链路方法
摘要
本文提出了一种基于双驱MZM调制的全光变频链路方法，该方法基于Erbium掺杂光纤放大器和Mach-Zehnder调制器，实现了高速、高效、可靠的光信号变频。本文介绍了该方法的原理、设计方案、实验结果以及其在光通信系统中的应用。实验结果表明，该方法具有较高的信号质量和较低的误码率，可应用于高速光通信网络的数据传输和光载波通信系统。
关键词：双驱MZM调制、光纤放大器、光信号变频、误码率、光通信系统
Abstract
Thispaperproposesafull-opticalfrequencyconversionlinkbasedondouble-driveMZMmodulation.ThemethodisbasedonErbium-dopedfiberamplifiersandMach-Zehndermodulators,whichrealizeshigh-speed,efficient,andreliableopticalsignalfrequencyconversion.Thispaperintroducestheprinciple,designscheme,experimentalresults,anditsapplicationinopticalcommunicationsystems.Theexperimentalresultsshowthatthismethodhashighsignalqualityandlowbiterrorrate,whichcanbeappliedtodatatransmissioninhigh-speedopticalcommunicationnetworksandopticalcarriercommunicationsystems.
Keywords:Double-drivingMZMmodulation,fiberamplifier,opticalsignalfrequencyconversion,biterrorrate,opticalcommunicationsystem
1.引言
随着信息技术的快速发展，高速数据通信的需求越来越大。传统的电信号的传输带宽受到了极大的限制，因此全光通信成为未来信息传输领域的一个重要趋势。其中光信号的变频技术在光通信系统中起到了至关重要的作用。因为如果通信系统中的不同节点不能在同一频段中传输，则系统的可靠性和效率都会受到较大的影响。因此，找到一种灵活、高效、精确的光信号变频技术具有重要意义。
本文提出了一种基于双驱MZM调制的全光变频链路方法，该方法使用了Erbium掺杂光纤放大器和Mach-Zehnder调制器来实现光信号的变频。其原理是将输入信号分成两路，分别驱动Mach-Zehnder调制器进行折射率调制，两路输出信号推迟或提前半个信号周期，再由功率合并器进行合并，从而实现了信号的频率变换。该方法的优势在于双驱动，能够提高调制器的灵敏度和线性度，从而提高系统的性能。在实验中，采用该方法实现了高速光信号变频，实验数据表明，该方法具有良好的信号质量和较低的误码率。
2.原理与设计方案
2.1原理
基于双驱MZM调制的全光变频链路方法的工作原理如图1所示。该系统主要包括Erbium掺杂光纤放大器、Mach-Zehnder调制器和功率合并器。
首先，输入信号通过Erbium掺杂光纤放大器进行放大，然后被分成两路，分别驱动两个Mach-Zehnder调制器。每个调制器都由两个电极组成，其中驱动电极用于调制折射率，而失谐电极用于抵消调制电极的调制效应。输入信号将被转换为两路不同的信号，信号的相位由失调电极调节。
由于双路信号要么等相位，要么相位相差半个信号周期，因此合并效果必定不同。因此，将两路信号相加会导致相位差。为此，使用一个延迟器使其中一个信号提前了0.5个信号周期，使两个信号相加时的相位相等。之后，这两个信号将被送到功率合并器中以获得一个单一的输出信号。在合并的过程中，这两个信号的相位差被抵消了。
2.2设计方案
为了实现高速光信号变频，本文设计了一种基于双驱MZM调制器的光变频链路。该链路主要由以下几部分组成：
(1)发射机，用于产生高速输入信号。图2示出了一个典型的发射机，其中包括激光器、调制器和放大器。
(2)双驱MZM调制器，用于实现光信号的频率变换。
(3)延迟器，用于将其中一个信号提前0.5个信号周期。
(4)功率合并器，用于合并两路信号成为单一的输出信号。
(5)接收机，用于接收信号，并通过检测和解调实现信号恢复。本文实验中选用了高灵敏度接收机。
3.实验结果与分析
在实验中，我们使用了一个100GHz的光频率锁定激光器和双驱MZM调制器。调制器工作在正偏置，表现出优异的线性度和灵敏度