互调补偿接收机改善模拟光子链路的动态范围

在现代光通信技术的快速发展中，提升模拟光子链路的动态范围成为了研究者们关注的焦点。动态范围作为衡量光通信系统处理信号幅度变化能力的关键指标，其大小直接影响着信号的传输质量和失真程度。特别是对于采用强度调制直接检测（IMDD）技术的模拟光子链路，非线性效应带来的互调失真问题，严重制约了链路性能的进一步提升。针对这一问题，本研究提出了一种新型互调补偿光学接收机的设计方案，该方案能够显著改善链路的动态范围，进而增强光通信系统的整体性能。 模拟光子链路是利用光信号的强度变化来传递模拟信息的一种通信链路。在IMDD技术中，光信号的强度变化与模拟信号相对应，通过光探测器转变为电信号。但是，这种链路在实际应用中面临着非线性失真，其中三阶互调产物（IMD3）是一个显著的干扰源。IMD3的存在会导致光信号的非线性失真，影响信号的传输质量，限制了链路的动态范围。 为了解决这一问题，研究者们开发出了一种基于偏置调制光电探测器（PD）的互调补偿接收机。该接收机的创新之处在于利用高速PD的偏置调制功能，通过基带信号消除IMD3失真。具体而言，接收机能够从光学强度中提取关键的非线性失真成分，并利用提取出的基带信号对高速PD的偏置进行调制。在高速PD内部，经过失真的射频信号与提取出的基带信号混合，实现了IMD3的有效消除。 实验结果表明，采用这种新型接收机后，链路在1-Hz带宽内的无杂散动态范围（SFDR）高达123.4 dB，相较于未补偿前提升了18.1 dB。这一显著的性能提升，为光通信系统的高质量信号传输提供了可靠保证。此外，研究中还提出了使用低偏置马赫-曾德尔调制器（MZM）的方案，从而在不增加系统复杂性的前提下，实现了链路增益的提高。这一设计选择不仅简化了发射端的设计，而且也有助于降低系统成本。 值得注意的是，本研究提出的后向线性化过程不需要借助数字处理，有效避免了数字处理过程中可能出现的量化噪声问题。在光通信系统中，由于数字处理涉及对信号进行采样和量化，往往会引入额外的噪声，影响信号的质量。避免了数字处理环节，减少了系统的复杂性，同时确保了信号的高质量传输。 文章还参考了大量文献，深入探讨了模拟光子链路和微波光子学的相关技术，以及它们在长距离传输和射频光子学中的应用前景。这些研究为模拟光子链路中动态范围的优化提供了重要的背景信息，并指出了在光纤链路和射频光子学领域中所面临的挑战。通过这些文献的研究，可以更好地理解互调补偿接收机在提升链路性能方面所发挥的关键作用。 本研究论文提出了一种创新的互调补偿接收机方案，针对模拟光子链路中的非线性失真问题，实现了动态范围的显著提升。这一研究成果不仅为光通信系统的设计提供了新的思路，也为相关领域技术的进一步研究和发展奠定了坚实的基础。随着光通信技术的不断进步，互调补偿接收机技术的应用将有望极大提升光通信系统的效率和可靠性，推动通信技术向着更加高效、稳定的方向发展。