技术摘要：
本发明属于光纤‑无线通信系统技术领域，提供了一种基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM‑4信号发生系统即方法，使用激光器生成两路不同中心频率的光载波；使用保偏光合路器合并两路不同中心频率的光载波得到合并光载波；使用偏振光分束器从合并光载波中分离出两路正交  全部
背景技术：
近年来，为了解决通信网络中频谱资源稀缺和容量限制等问题，太赫兹波段系统 引起了人们的广泛的关注。太赫兹系统具有充足的带宽，能够满足高容量传输的需求。同 时，由于基于光子技术的无线信号发生系统具备超高频率，超宽带宽，超高速率，低损耗以 及极低的相位噪声等优越性，因此基于光子辅助的太赫兹信号产生方法被高度重视。采用 光子辅助的方案不但可以克服电子器件的带宽限制和电磁干扰，而且其对于实现光纤和无 线网络的无缝融合也是必不可少的。光子辅助太赫兹波系统可以应用于许多研究领域，例 如宽带无线移动通信，卫星和太空通信以及军事通信。同时，为了提高系统的频谱效率，矢 量太赫兹信号的产生和检测是一项关键技术，对矢量太赫兹信号产生的一些新原理和系统 结构的研究显得非常重要。传统方法使用数模转换器产生PAM-4的电信号驱动光强度调制 器调制激光，系统结构较为复杂，成本较高。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于二进制驱动单调制 器的太赫兹PAM-4信号发生系统及方法，无需借助数模转换器，就可以在这种二进制方案中 成功实现四个等间隔幅度的PAM-4生成信号。 本发明提供了一种基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统，具有 这样的特征，包括：激光器单元，用于产生中心频率为f1的连续波激光即第一路光载波及中 心频率为f2的连续波激光即第二路光载波；保偏光合路器，用于将第一路光载波及第二路 光载波合并，得到合并光载波；偏振复用调制器单元，用于调制合并光载波，得到偏振复用 光信号；以及光电探测器，用于对光信号进行拍频产生太赫兹信号，其中，偏振复用调制器 单元包括：偏振光分束器，用于从合并光载波中分解出两路正交的偏振光，即X路偏振光及Y 路偏振光；第一数据源，用于产生具有第一驱动电压的二进制数据流A；第二数据源，用于产 生具有第二驱动电压的二进制数据流B；第一光强度调节器，用于在二进制数据流A的驱动 下，对X路偏振光调制得到第一光信号；第二光强度调节器，用于在二进制数据流B的驱动 下，对Y路偏振光调制得到第二光信号；偏振光束合器，将第一光信号与第二光信号合并得 到偏振复用光信号。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可 以具有这样的特征：其中，第二驱动电压的电信号电压幅度小于第一驱动电压的电信号电 压幅度。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可 4 CN 111614402 A 说　明　书 2/6 页 以具有这样的特征：其中，合并光载波的信号表示为：Ein(t)＝E1exp(j2πf1t) E2exp(j2π f2t)，式中，E1为第一路光载波的光场幅度，j为虚部，t为时间，E2为第二路光载波的光场幅 度，f1为第一路光载波的中心频率，f2为第二路光载波的中心频率。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可以具 有这样的特征：其中，X路偏振光的信号表示为： 式中，t为时间，E1为第一路光载波的光场幅度，j为虚部，E2为第二路光载波的光场幅度，f1 为第一路光载波的中心频率，f2为第二路光载波的中心频率，a1(t)为二进制数据流A的二进 制基带信号。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可以具有 这样的特征：其中，Y路偏振光的信号表示为： 式中，t为时间，E1为第一路光载波的光场幅度，j为虚部，E2为第二路光载波的光场幅度，f1 为第一路光载波的中心频率，f2为第二路光载波的中心频率，a2(t)为二进制数据流B的二进 制基带信号。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可以 具有这样的特征：其中，太赫兹信号表示为： 式中，η是光电探测器的响应度，E1为第一路光载波的光场幅度，E2为第二路光载波的光场幅 度，f1为第一路光载波的中心频率，f2为第二路光载波的中心频率，a1(t)为二进制数据流A 的二进制基带信号，a2(t)为二进制数据流B的二进制基带信号，t为时间。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可 以具有这样的特征：其中，太赫兹信号的中心频率为f2-f1。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可 以具有这样的特征：其中，激光器单元包括：第一激光器，用于产生第一路光载波；第二激光 器，用于产生第二路光载波。 在本发明提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统中，还可 以具有这样的特征：其中，Y路正交偏振光的驱动电压的幅度与X路偏振光的驱动电压的幅 度的比值为 本发明还提供了一种基于二进制单调制器的太赫兹PAM-4信号发生方法，具有这 样的特征，包括以下步骤：使用激光器生成两路不同中心频率的光载波；使用保偏光合路器 合并两路不同中心频率的光载波得到合并光载波；使用偏振光分束器从合并光载波中分离 出两路正交的偏振光；使用数据源产生两路二进制电信号用于驱动光强度调制器；使用驱 动光强度调制器分别调制两路正交的偏振光，得到第一光信号及第二光信号；使用偏振光 合束器合并第一光信号与第二光信号，得到具有两个频率的偏振复用光信号；使用光电探 测器对偏振复用光信号进行拍频，得到太赫兹PAM-4信号。 发明的作用与效果 5 CN 111614402 A 说　明　书 3/6 页 根据本发明所提供的基于二进制驱动单调制器的太赫兹PAM-4信号发生系统及方 法，使用两个激光器生成两路不同中心频率的光载波；使用保偏光合路器合并两路不同中 心频率的光载波得到合并光载波；使用偏振光分束器从合并光载波中分离出两路正交的偏 振光；使用两个数据源产生两路二进制电信号用于驱动相应的光强度调制器；使用驱动光 强度调制器分别调制两路正交的偏振光，得到第一光信号及第二光信号；使用偏振光合束 器合并第一光信号与第二光信号，得到具有两个频带的偏振复用光信号；使用光电探测器 对偏振复用光信号进行拍频，得到太赫兹PAM-4信号。 本发明通过利用具有不同驱动电压的二进制数据驱动单个偏振复用调制器的方 案来产生太赫兹PAM-4信号。该系统无需借助数模转换器，就可以在这种二进制方案中成功 实现四个等间隔幅度的PAM-4生成信号。在本发明的无线太赫兹波系统中，采用光子辅助的 方案来生成太赫兹信号，而发射机中没有任何高速光电设备。本发明所提出这种太赫兹 PAM-4信号的生成方案能取得很好的成本效益，具有具有其低成本，低功耗和系统配置简单 等优越性。 附图说明 图1是本发明的实施例中的太赫兹PAM-4信号发生系统的连接关系示意图； 图2是本发明的实施例中的使用保偏光合路器和偏振复用调制器单元实现光载波 合并和调制过程中的光谱图； 图3是本发明的实施例中的使用偏振复用调制器单元实现光调制的过程中产生的 光谱图及时域眼图；以及 图4是本发明的实施例中的太赫兹信号的频谱图。