基于单个光调制器，实现多路无线和有线信号的高效传输


 

封面文章| 《光学学报》第19期封面故事：李韦萍;孔淼;石俊婷;余建军; 基于单个光调制器产生多路无线和有线信号[J]. 光学学报, 2020, 40(19): 1906001.

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1、背景

“飞鸽传书”、“烽火告急”、“鸡毛信”等人类早期的通信手段，大家一定耳熟能详，在不同的情况下，通信的需求不同，使用的技术手段也不相同。

通信网络发展的最终目标是在需要时提供及时的、任意地点的和高速可靠的信息接入。为了实现这个目标，无线通信和光纤通信技术都起着关键作用，并且两者能够互为补充。

光载无线通信（ROF）技术融合了无线通信和光纤通信的长处，具有带宽大、损耗低、灵活移动等诸多优势，解决了电器件带宽限制和长距离传输的问题，成为5G乃至未来6G系统中极具前景的备选方案。

图1 三种通信技术的结构简图

为了进一步降低下一代接入网中通信系统的成本，研究人员一直致力于在ROF系统中推动有线和无线双重服务的深度融合，以经济高效的方式为终端用户提供更多超高带宽的服务选择。

一些实验已经证明在ROF系统中可同时生成和传输独立的无线和有线信号，但系统存在有线、无线信号间相互干扰的问题，并且受到双边带所引起的光纤色散走离效应影响，光纤传输距离受到限制，这会造成一定的功率损失，影响系统的可靠性。并且由于采用了多种电子或光学设备，这些系统的结构相对复杂，并且对滤光器的性能要求很高。

2、马赫-曾德尔调制器

复旦大学余建军教授研究团队提出了一种采用双极化马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）生成多路无线和有线信号的系统方案（如图2所示），并通过实验成功实现两路5 Gbaud QPSK无线信号和一路5 Gb/s OOK基带信号在80 km单模光纤（SMF）中的有效传输，从而验证了该方案的优越性和可行性。

该课题组所提出的系统结构简单、复杂度低、调制效率高，用低廉的成本，提供可靠性高的有线和无线双重服务，在未来接入网中将发挥巨大的优势。

图2 基于单个光调制器产生多路无线和有线信号的系统原理

3、后续工作

在后续的工作中，余建军教授研究团队将继续优化实验方案，减少光滤波器等器件的使用，以期直接产生单边带无线信号，进一步提高调制效率和传输速率，为用户提供可靠性更高的有线和无线双重服务。

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延伸阅读：

[1] 李韦萍;孔淼;余建军. 基于偏振复用光调制器产生PDM-16QAM射频信号[J]. 光学学报, 2019, 39(23): 2306002.

[2] 郭俊成;卢麟;吴传信;等. 基于时频信号副载波调制的ROF链路时延测量方案[J]. 光学学报, 2019, 39(12): 1206005.

[3] 李韦萍;孔淼;石俊婷;等. ROF系统中基于单个调制器的多射频操作[J]. 中国激光, 2020, 47(11): 1106002.

[4] 丁举鹏; 易芝玲; 王劲涛. 等. 无人机机载光无线通信研究进展[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(23):230003.