撰稿：李韦萍; 余建军
《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): .
导读
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。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-曾德尔调制器生成多路无线和有线信号的系统方案，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。
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qam调制信号功率，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。
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。
实验系统中利用功率耦合器将两路5 Gbaud的QPSK信号耦合为一路，采用偏振复用技术qam调制信号功率，将独立的无线和有线信号加载到相互正交的光偏振态上，避免两者在光电探测中的相互串扰。通过使用光滤波器，将原双边带信号变为单边带信号，解决双边带调制下光纤色散走离效应的影响。
实验结果表明，5 Gb/s OOK基带有线信号经80 km SMF传输后的功率代价仅为1 dB，承载5 Gbaud QPSK的15 GHz和30 GHz信号经80 km SMF传输后的功率代价分别为2 dB和4 dB。
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
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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