1、Radio over Fiber(RoF)寬帶無線接入網(wǎng)絡是新興的研究領域，它結(jié)合光纖通信和無線通信兩大技術，可以實現(xiàn)超過Gb/s無線業(yè)務的傳輸，在未來高速寬帶無線通信系統(tǒng)中具有重要的應用。本論文研究了RoF寬帶無線接入網(wǎng)絡中的若干關鍵技術，提出并設計新穎的RoF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要進行如下幾方面的研究： 1.光子產(chǎn)生射頻信號技術 在RoF系統(tǒng)中，需要使用高頻信號攜載高速數(shù)據(jù)以提高無線通信系統(tǒng)的容量，但是目前采用電產(chǎn)生高頻信號

2、的方法難度大、成本高、技術復雜。而光子產(chǎn)生高速射頻信號具有顯著的優(yōu)點，是實現(xiàn)RoF的關鍵技術之一。本論文提出三種新穎的光子產(chǎn)生射頻信號的技術方案： 1)光子產(chǎn)生六倍頻的高速毫米波：基于兩個級聯(lián)的單驅(qū)動馬赫曾德調(diào)制器(MZM)，采用10-GHz的微波信號，光子產(chǎn)生60-GHz的毫米波。傳統(tǒng)的方案如果要得到超過四倍頻的射頻信號，需要結(jié)合四波混頻非線性效應和光域的濾波。該方案不需要非線性處理，以及光域和電域上的濾波；而且在頻率上具有可

3、擴展性，如果采用當前成熟的40-GHz光電器件，可以得到240-GHz的亞毫米波。 2)光子產(chǎn)生四倍頻的高速毫米波：基于單個集成的雙平行馬赫曾德調(diào)制器(DPMZM)，采用10-GHz的微波信號，光子產(chǎn)生40-GHz的毫米波。該方案在頻率上具有擴展性：電信號處理簡單，不需要嚴格的電信號相位匹配；也不需要光域和電域的濾波；采用單個的集成調(diào)制器，插入損耗低、結(jié)構(gòu)簡單、容易控制。 3)24-GHz超寬帶(UWB)脈沖射頻信號：基

4、于DPMZM和級聯(lián)的單驅(qū)動MZM，集成光子產(chǎn)生和光子上變頻技術，得到24-GHz超寬帶(UWB)脈沖射頻信號。我們還首次對24-GHz的超寬帶信號在光纖傳輸中的性能進行了測試和分析。 2.應用于雙向RoF系統(tǒng)的OCS-DPSK調(diào)制格式研究 在RoF系統(tǒng)中，需要同時傳輸下行和上行信號，以滿足交互式業(yè)務的需求，因此，雙向RoF系統(tǒng)設計也是關注的熱點。本論文首次提出采用新穎的光載波抑制一差分相移鍵控(OCS-DPSK)信號，實

5、現(xiàn)雙向RoF系統(tǒng)中三個關鍵的功能：將基帶信號上變換到射頻頻段，產(chǎn)生遠端本振信號以及上行數(shù)據(jù)重調(diào)制，從而最小化RoF接入網(wǎng)絡的配置成本。我們提出兩種新穎的OCS-DPSK信號產(chǎn)生技術： 1)基于幅移鍵控(ASK)到差分相移鍵控(DPSK)調(diào)制格式的轉(zhuǎn)換，采用單個集成的DPMZM，通過抑制OCS-ASK信號的兩個邊帶中離散的直流成分，得到OCS-DPSK調(diào)制格式。相比較傳統(tǒng)的OCS-DPSK發(fā)射機，提出的方案具有結(jié)構(gòu)緊湊、插入損耗低

6、等顯著優(yōu)點。 2)基于單驅(qū)動MZM，通過產(chǎn)生雙極性的電副載波信號，以及利用光載波抑制技術，得到OCS-DPSK信號。提出的方案只采用單個調(diào)制器，并且實現(xiàn)了雙向RoF系統(tǒng)的三個關鍵功能，最小化整個RoF系統(tǒng)的配置成本。 3)我們還延伸了單驅(qū)動MZM產(chǎn)生OCS-DPSK調(diào)制格式的原理，采用單個的DPMZM，首次提出并實驗演示了在RoF系統(tǒng)中產(chǎn)生和傳輸新穎的OCS-DQPSK信號。在RoF傳輸系統(tǒng)，OCS-DOPSK調(diào)制格式可

7、以實現(xiàn)在公共的射頻載波上傳輸多個無線業(yè)務，提高射頻頻譜效率。 3.融合RoF和PON技術的混合多業(yè)務傳輸系統(tǒng)的設計 在未來的光通信中，既需要提供光纖到戶的寬帶有線接入服務，也需要用光纖傳輸寬帶無線業(yè)務。因此，融合RoF和無源光網(wǎng)絡(PON)技術，將無線和有線業(yè)務集中整合到同一個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，成為當前RoF研究領域的又一個熱點。我們提出三種新型的、在單載波上提供混合多業(yè)務的系統(tǒng)設計方案： 1)多波段RoF系統(tǒng)設計：采

8、用DPMZM和級聯(lián)的單驅(qū)動MZM，基于光載波抑制和頻譜搬移技術，同時產(chǎn)生和傳輸有線基帶數(shù)據(jù)、兩倍頻的無線微波信號，和四倍頻的無線毫米波信號。 2)集成RoF技術的WDM-PON雙廣播業(yè)務分發(fā)系統(tǒng)：通過設計正交相位/強度調(diào)制碼型和光副載波格式，首次實現(xiàn)了在單載波上同時傳輸點對點的高速下行數(shù)據(jù)信號和點對多點的雙廣播業(yè)務。 3)融合RoF技術分發(fā)三重混合業(yè)務的WDM-PON系統(tǒng)：采用集成的DPMZM，實現(xiàn)了在單載波上同時傳輸單

9、個有線業(yè)務和兩種無線業(yè)務的三重混合業(yè)務的功能。該方案只需要單個集成的調(diào)制器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本有效、信號容易控制、插入損耗低等優(yōu)點。 4.RoF系統(tǒng)中的光子射頻信號處理技術 光了射頻信號處理突破了傳統(tǒng)的電處理方法的帶寬瓶頸，而且具有處理速度快、精度高、不受電磁干擾、傳輸損耗低等優(yōu)點，在RoF系統(tǒng)中具有重要的地位。我們首次將硅波導器件應用于RoF系統(tǒng)中，具有開創(chuàng)性的意義?；诠璨▽Лh(huán)形諧振腔的非線性效應，設計出新穎的光子上

10、變頻器和光子射頻移相器： 1)利用硅波導環(huán)形諧振腔的自由載流子色散效應，設計并實驗演示了微米刻度的光子上變頻器，將1-Gb/s的基帶數(shù)據(jù)成功上變頻到40-GHz的毫米波，提出的方案可以實現(xiàn)毫米波頻率可擴展的光子上變頻器。 2)采用硅波導環(huán)形諧振腔器件的非線性熱效應，設計并實驗演示了40-GHz的高速光子射頻移相器，相移的范圍達到4.6弧度，這是目前實驗報道的最高頻率的光子射頻移相器。同時還實驗驗證了該光子射頻移相器的相移