一种光器件、无线信号发射装置及系统 |
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| 申请号 | CN201380000604.X | 申请日 | 2013-04-28 | 公开(公告)号 | CN103563274A | 公开(公告)日 | 2014-02-05 |
| 申请人 | 华为技术有限公司; | 发明人 | 吴波; | ||||
| 摘要 | 本 发明 实施例 提供了一种光器件、无线 信号 发射装置及系统，涉及通信技术领域，所述光器件包括：第一 激光器 ，用于输出第一 光信号 ；啁啾激光器，用于产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号；光学分束透镜，用于将第一激光器输出的第一光信号导入啁啾激光器，并改变啁啾激光器输出的携带了光毫米波上变频信号的激光的传播方向；第一 准直 透镜和第二 准直透镜 。本发明实施例通过在第一光信号和第二光信号差拍时，保持两光相干性，使得差拍出的光毫米波的 频率 稳定性 好， 相位 噪声低。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光器件，其特征在于，所述光器件包括： |
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| 说明书全文 | 一种光器件、无线信号发射装置及系统技术领域[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种光器件、无线信号发射装置及系统。 背景技术[0002] 随着无线数字终端设备的不断发展，人们对网络带宽也提出了更高的要求。虽然光纤接入可以实现Gbps以上的高速率接入，但其易受地理因素的限制，无法满足无线终端设备的自由移动。而无线接入虽然接入灵活方便，但其在低频段可用带宽小，传统的无线接入最高只能达到54Mbps，难以满足高带宽的需要；同时，无线接入在可用的高频段又受到极大传输损耗的束缚，通常传输距离仅在十几米范围。因此，为了满足无线终端设备对接入灵活、高带宽的需要，结合光纤接入技术和无线接入技术的ROF（Radio Over Fiber，光载无线）通信技术应运而生。 [0003] ROF技术既利用光纤实现了信号的长距离传输，又利用无线接入实现了可与光纤接入速率相比拟的宽带无线接入，以提供无处不在的大容量、低成本的基于光纤的宽带无线接入，因此ROF技术具有广阔的发展前景。 [0004] 在现有的接入网络中，首先将数字基带信号调制到激光上，然后通过光纤进行远距离传输，光网络单元收到光纤传输信号后对其进行光电转换，得到电接入信号，无线信号发射装置接收电接入信号并采用ROF技术将其调制到电毫米波上发射，用户通过接收该电毫米波实现数据传输。现有一种采用单片双波长激光器实现的无线信号发射装置，在该装置中，单片双激光器通过在其脊型波导上形成两列不同周期的光栅，使得该激光器会产生两束波长不同的激光，两束激光在激光器内部通过光的差拍作用产生光毫米波，将该光毫米波通过光电转换为电毫米波，并最终用于无线接入。 [0005] 然而，现有技术至少存在以下问题： [0006] 虽然单片双波长激光器产生的两束激光是同一增益介质和谐振腔中产生的，但是上述两束激光之间并没有相干性，因此这两束激光差拍作用产生的光毫米波的频率稳定性差、且相位噪声大，从而导致用户接收到的信号不稳定，影响正常传输。 发明内容[0008] 第一方面，本发明实施例提供了一种光器件，所述光器件包括： [0009] 第一激光器，用于输出第一光信号，所述第一光信号的频率为F1； [0010] 啁啾激光器，用于产生第二光信号，并接收一路电接入信号和所述第一激光器输出的所述第一光信号，所述电接入信号在所述啁啾激光器内对所述第二光信号进行调制，使得所述第一光信号与调制后的所述第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，所述第二光信号的频率为F2，且所述第一光信号的频率F1在调制后的所述第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，所述光毫米波上变频信号为携带了毫米波上变频信号的激光； [0011] 光学分束透镜，用于将所述第一激光器输出的所述第一光信号导入所述啁啾激光器，并改变所述啁啾激光器输出的所述携带了毫米波上变频信号的激光的传播方向，将所述携带了毫米波上变频信号的激光导向所述光器件的输出端口； [0012] 第一准直透镜，用于将所述第一激光器输出的激光变为平行光； [0013] 第二准直透镜，用于将所述啁啾激光器输出的激光变为平行光； [0014] 所述第一准直透镜设于所述第一激光器的输出端，所述第二准直透镜设于所述啁啾激光器的输出端；所述光学分束透镜设于所述第一激光器和所述啁啾激光器输出的激光的光路上。 [0016] 结合第一方面及上述实现方式，在另一实现方式中，所述光学分束透镜的镜面与啁啾激光器输出的激光的夹角为45°，所述光学分束透镜的镜面与第一激光器输出的激光的夹角为45°。 [0017] 结合第一方面及上述实现方式，在另一实现方式中，所述啁啾光谱是以F2为中心的、范围为1～3纳米的光谱。 [0018] 结合第一方面及上述实现方式，在另一实现方式中，所述啁啾激光器为直接调制激光器。 [0019] 结合第一方面及上述实现方式，在另一实现方式中，所述电接入信号的传输速率为1Mbps～6Gbps。 [0020] 第二方面，本发明实施例还提供了一种无线信号发射装置，所述装置包括： [0021] 第一激光器，用于输出第一光信号，所述第一光信号的频率为F1； [0022] 啁啾激光器，用于产生第二光信号，并接收一路电接入信号和所述第一激光器输出的所述第一光信号，所述电接入信号在所述啁啾激光器内对所述第二光信号进行调制，使得所述第一光信号与调制后的所述第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，所述第二光信号的频率为F2，且所述第一光信号的频率F1在调制后的所述第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，所述光毫米波上变频信号为携带了毫米波上变频信号的激光； [0023] 光学分束透镜，用于将所述第一激光器输出的所述第一光信号导入所述啁啾激光器，并改变所述啁啾激光器输出的所述携带了毫米波上变频信号的激光的传播方向，将所述携带了毫米波上变频信号的激光导向光器件的输出端口； [0024] 第一准直透镜，用于将所述第一激光器输出的激光变为平行光； [0025] 第二准直透镜，用于将所述啁啾激光器输出的激光变为平行光； [0026] 所述第一准直透镜设于所述第一激光器的输出端，所述第二准直透镜设于所述啁啾激光器的输出端，所述光学分束透镜设于所述第一激光器和所述啁啾激光器输出的激光的光路上； [0027] 光电探测器，用于接收所述光器件产生的光毫米波上变频信号，并将所述光毫米波上变频信号转换为电毫米波信号。 [0028] 结合第二方面，在一种实现方式中，所述第一激光器为半导体直流激光器。 [0029] 结合第二方面及上述实现方式，在另一种实现方式中，所述光学分束透镜的镜面与啁啾激光器输出的激光的夹角为45°，所述光学分束透镜的镜面与第一激光器输出的激光的夹角为45°。 [0030] 结合第二方面及上述实现方式，在另一种实现方式中，所述啁啾光谱是以F2为中心的、范围为1～3纳米的光谱。 [0031] 结合第二方面及上述实现方式，在另一种实现方式中，所述啁啾激光器为直接调制激光器。 [0032] 结合第二方面及上述实现方式，在另一种实现方式中，所述光电探测器为单向载流子光电探测器。 [0033] 结合第二方面及上述实现方式，在另一实现方式中，所述装置还包括： [0036] 结合第二方面及上述实现方式，在另一实现方式中，所述装置还包括： [0037] 天线，用于发射由所述光电探测器转换得到的所述电毫米波信号。 [0038] 结合第二方面及上述实现方式，在另一实现方式中，所述电接入信号的传输速率为1Mbps～6Gbps。 [0039] 第三方面，本发明实施例还提供了一种无线信号发射系统，所述系统包括若干光线路终端、光纤、若干光网络单元以及若干无线信号发射装置，所述光线路终端通过所述光纤与所述光网络单元连接，每个所述光网络单元通过电缆连接若干所述无线信号发射装置； [0040] 所述无线信号发射装置为如上所述的无线信号发射装置。 [0041] 本发明实施例提供的技术方案的有益效果是： [0042] 通过啁啾激光器产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一激光器输出的第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，第二光信号的频率为F2，且第一光信号的频率F1；由于第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，因而当第二光信号在啁啾光谱内遍历到频率F1附近时，第二光信号的瞬时频率和瞬时相位被第一光信号锁定，会使得两光的相干性极大增强，且两光相干时间远大于电接入信号高电平的持续时间，因此在两光进行差拍时，保持了极强的相干性，因此差拍出的光毫米波的频率稳定性好、且相位噪声低，避免了用户接收到的信号不稳定，从而实现正常传输。附图说明 [0043] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0044] 图1是本发明实施例一提供的光器件的结构示意图； [0045] 图2是本发明实施例二提供的电接入信号示意图； [0046] 图3是本发明实施例二提供的调制后的第二光信号的啁啾光谱图； [0047] 图4是本发明实施例二提供的频率锁定示意图； [0048] 图5是本发明实施例二提供的差拍示意图； [0049] 图6是本发明实施例二提供的毫米波频率示意图； [0050] 图7是本发明实施例二提供的光毫米波上变频信号的示意图； [0051] 图8是本发明实施例三提供的无线信号发射装置的结构示意图； [0052] 图9是本发明实施例四提供的无线信号发射装置的结构示意图； [0053] 图10是本发明实施例五提供的无线信号发射系统的结构示意图。 具体实施方式[0054] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。 [0055] 实施例一 [0056] 本发明实施例提供了一种光器件，用于产生光毫米波，参见图1，该光器件包括： [0057] 第一激光器101，用于输出第一光信号，第一光信号的频率为F1； [0058] 啁啾激光器102，用于产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一激光器101输出的第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，第二光信号的频率为F2，且第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，上述光毫米波上变频信号为携带了毫米波上变频信号的激光，该毫米波上变频信号为携带有电接入信号的数据信息的毫米波； [0059] 光学分束透镜103，用于将第一激光器输出的第一光信号导入啁啾激光器102，并改变啁啾激光器102输出的携带了毫米波上变频信号的激光的传播方向，将该携带了毫米波上变频信号的激光导向光器件的输出端口； [0060] 第一准直透镜104，用于将第一激光器101输出的激光变为平行光； [0061] 第二准直透镜105，用于将啁啾激光器102输出的激光变为平行光； [0062] 第一准直透镜104设于第一激光器101的输出端，第二准直透镜105设于啁啾激光器102的输出端；光学分束透镜103设于第一激光器101和啁啾激光器102输出的激光的光路上。 [0063] 容易理解的是，上述激光和光信号属于同一事物，只是在作为信号传输时采用信号来进行描述，而在作为光传播时采用激光进行描述。 [0064] 本发明实施例通过啁啾激光器产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一激光器输出的第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，第二光信号的频率为F2，且第一光信号的频率F1；由于第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，因而当第二光信号在啁啾光谱内遍历到频率F1附近时，第二光信号的瞬时频率和瞬时相位被第一光信号锁定，会使得两光的相干性极大增强，且两光相干时间远大于电接入信号高电平的持续时间，因此在两光进行差拍时，保持了极强的相干性，因此差拍出的光毫米波的频率稳定性好、且相位噪声低，避免了用户接收到的信号不稳定，从而实现正常传输。 [0065] 实施例二 [0066] 本发明实施例提供了一种光器件，参见图1，包括实施例一中描述的第一激光器101、啁啾激光器102、光学分束透镜103、第一准直透镜104和第二准直透镜105。其中，第一激光器101可以是半导体直流激光器。啁啾激光器102可以是直接调制激光器。 [0067] 具体地，光学分束透镜103的镜面与啁啾激光器102输出的激光的夹角可以为40°～50°，光学分束透镜103的镜面与第一激光器101输出的激光的夹角可以为40°～ 50°。优选地，光学分束透镜103的镜面与啁啾激光器102输出的激光的夹角为45°，光学分束透镜103的镜面与第一激光器101输出的激光的夹角为45°。该光学分束透镜103通过半透半反原理实现，可以将第一激光器101输出的激光送至的啁啾激光器102。例如，可以在在普通反射镜面上镀膜使得光不是全部反射而是一部分透射一部分反射，镀膜的厚度可以是激光的四分之一波长。 [0068] 具体地，啁啾光谱是以F2为中心的、范围为1～3纳米的光谱。 [0069] 其中，电接入信号的传输速率可以在6Gbps以内。优选地，电接入信号的传输速率为1Mbps～6Gbps。 [0070] 下面将结合图2-图7，对本发明实施例提供的光器件的工作原理进行简单描述： [0071] 啁啾激光器102接收Gbps电接入信号（如图2所示）对第二光信号进行调制，由于在“0”-“1”电平的陡峭跳变沿导致载流子浓度急剧恶化，使得第二光信号的光谱上产生啁啾光谱，即第二光信号瞬时频率在调制瞬间遍历以F2为中心约1～3nm（125～375GHz）范围的光谱（如图3所示）。 [0072] 第一激光器101输出的第一光信号通过第一准直透镜104、光学分束透镜103和第二准直透镜105后注入啁啾激光器102中，由于第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，当第二光信号瞬时频率遍历到F1附近时，第二光信号的瞬时频率和相位会被第一光信号锁定（如图4所示），即第二光信号的瞬时频率和相位与第一光信号相同，两光的相干性极大增强；又因为相干时间（约200纳秒）远大于Gbps电接入信号的电平“1”的持续时间（约1纳秒），因此，如图5所示，在电接入信号电平“1”的持续时间之内，两光的相干性得到保持；当跳变沿结束时，载流子浓度恢复稳定，第二光信号频率恢复为F2，并且第二光信号与第一光信号的相干性依然得到保持，第二光信号与第一光信号在啁啾激光器102内差拍形成超低相位噪声光毫米波，该光毫米波的频率为两光的频率之差F1-F2，如图6所示；同时，由于采用了Gbps电接入信号对第二光信号进行了调制，因此相当于将Gbps电接入信号调制在差拍产生的光毫米波上，即产生了光毫米波上变频信号，如图7所示。其中，锁定就是一个信号的瞬时频率和相位跟随另一个信号的频率和相位。 [0073] 本发明实施例通过啁啾激光器产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一激光器输出的第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，第二光信号的频率为F2，且第一光信号的频率F1；由于第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，因而当第二光信号在啁啾光谱内遍历到频率F1附近时，第二光信号的瞬时频率和瞬时相位被第一光信号锁定，会使得两光的相干性极大增强，且两光相干时间远大于电接入信号高电平的持续时间，因此在两光进行差拍时，保持了极强的相干性，因此差拍出的光毫米波的频率稳定性好、且相位噪声低，避免了用户接收到的信号不稳定，从而实现正常传输。 [0074] 实施例三 [0075] 本发明实施例提供了一种无线信号发射装置，参见图8，该装置包括： [0076] 如实施例一或二描述的光器件301和光电探测器302。 [0077] 光电探测器302，用于接收光器件301产生的光毫米波上变频信号，并将光毫米波上变频信号转换为电毫米波信号。 [0078] 本发明实施例通过啁啾激光器产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一激光器输出的第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，第二光信号的频率为F2，且第一光信号的频率F1；由于第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，因而当第二光信号在啁啾光谱内遍历到频率F1附近时，第二光信号的瞬时频率和瞬时相位被第一光信号锁定，会使得两光的相干性极大增强，且两光相干时间远大于电接入信号高电平的持续时间，因此在两光进行差拍时，保持了极强的相干性，因此差拍出的光毫米波的频率稳定性好、且相位噪声低，避免了用户接收到的信号不稳定，从而实现正常传输。 [0079] 实施例四 [0080] 本发明实施例提供了一种无线信号发射装置，参见图9，该装置包括： [0081] 光器件301和光电探测器302，其中，在光器件301中，光学分束透镜103的镜面与啁啾激光器102输出的激光的夹角为40°～50°；光学分束透镜103的镜面与第一激光器101输出的激光的夹角为40°～50°。优选地，光学分束透镜103的镜面与啁啾激光器102输出的激光的夹角为45°，光学分束透镜103的镜面与第一激光器101输出的激光的夹角为45°。光学分束透镜103能将啁啾激光器102输出的光毫米波上变频信号送至光电探测器302。 [0082] 优选地，光电探测器302为单向载流子光电探测器。 [0083] 进一步地，该装置还包括： [0084] 电缆接口404，用于接收电接入信号；电缆接口404能够接收带宽0～6Gbps的数字基带信号（电接入信号）； [0086] 天线405，用于发射由光电探测器302转换得到的电毫米波信号。上述天线包括但不限于喇叭天线。 [0087] 光毫米波上变频信号被光电探测器302光电转换后形成电毫米波信号，经天线405发射形成无线覆盖。 [0088] 其中，电接入信号的传输速率在6Gbps以内。优选地，电接入信号的传输速率为1Mbps～6Gbps。 [0089] 本发明实施例通过啁啾激光器产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一激光器输出的第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，第二光信号的频率为F2，且第一光信号的频率F1；由于第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，因而当第二光信号在啁啾光谱内遍历到频率F1附近时，第二光信号的瞬时频率和瞬时相位被第一光信号锁定，会使得两光的相干性极大增强，且两光相干时间远大于电接入信号高电平的持续时间，因此在两光进行差拍时，保持了极强的相干性，因此差拍出的光毫米波的频率稳定性好、且相位噪声低，避免了用户接收到的信号不稳定，从而实现正常传输。 [0090] 实施例五 [0091] 本发明实施例提供了一种无线信号发射系统，参见图10，该系统包括： [0092] 若干光线路终端501、光纤502、若干光网络单元503以及若干无线信号发射装置504，该无线信号发射装置504可以为上述实施例三或四描述的无线信号发射装置； [0093] 光线路终端501通过光纤502与光网络单元505连接，每个光网络单元505通过电缆连接若干无线信号发射装置506。 [0094] 容易知道，光线路终端501通常包括激光器5011和电光调制器5012，该光电调制器5012分别与激光器5011和光网络单元503连接；光线路终端501接收如PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络）、VoIP(Voice over Internet Protocol，IP电话）、IPTV（Internet Protocol Television，交互式网络电视)、Internet（因特网）等信号作为下行信号，通过电光调制器调5012制到激光器5011发出的光信号上，通过复用器（图未示）将调制后的光信号通过WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）系统传送到远端的解复用器（图未示）上，解复用器在对接收到的信号进行解复用滤波之后输送到用户端的光网络单元503；光网络单元503通过光电转换之后，根据相关协议将需要分配给用户的信号分离出来，这部分信号即是无线信号发射装置504中用于接入的电接入信号。 [0095] 本发明实施例通过啁啾激光器产生第二光信号，并接收一路电接入信号和第一激光器输出的第一光信号，电接入信号在啁啾激光器内对第二光信号进行调制，使得第一光信号与调制后的第二光信号在满足相干条件的情况下进行差拍，形成光毫米波上变频信号，第二光信号的频率为F2，且第一光信号的频率F1；由于第一光信号的频率F1在调制后的第二光信号的啁啾光谱的频率范围内，因而当第二光信号在啁啾光谱内遍历到频率F1附近时，第二光信号的瞬时频率和瞬时相位被第一光信号锁定，会使得两光的相干性极大增强，且两光相干时间远大于电接入信号高电平的持续时间，因此在两光进行差拍时，保持了极强的相干性，因此差拍出的光毫米波的频率稳定性好、且相位噪声低，避免了用户接收到的信号不稳定，从而实现正常传输。 [0096] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 |
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