具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件例如层、膜或基板被指为在另一膜层“上”时，其能直接在其他膜层上或亦可存在中间膜层。进一步说，当层被指为在另一层“下”时，其可直接在下方，亦可存在一或多个中间层。亦可以理解的是，当层被指为在两层“之间”时，其可为两层之间的唯一层，或亦可存在一或多个中间层。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

如图1所示，在本申请的一个实施例中，提供一种太赫兹无线光纤扩展装置，包括：

第二半导体激光器，用于产生第一光本振信号和第二光载波信号；

光外差太赫兹信号生成模块，用于在发射链路中接收光纤中的第一偏振复用光信号，将所述第一光本振信号和所述第一偏振复用光信号分别偏振分束为两路正交的偏振态信号，以光外差方式生成两路用于无线传输的太赫兹信号；

以及中频信号调制模块，用于在接收链路中将接收的经无线传输后的两路太赫兹信号下变频为两路中频信号，并产生第二光载波信号，将所述两路中频信号分别调制到所述第二光载波信号的两个正交的偏振态信号上并合束，生成第二偏振复用光信号，送入光纤传输。

本发明中的太赫兹无线光纤扩展装置，实现了光纤链路与太赫兹无线链路的无缝互连，允许在搭建传输系统时绕过光纤部署困难或昂贵的地区，从而扩展了传统光纤传输系统的覆盖范围，有望在5G基站间的前后向回传链路中得到广泛应用；

太赫兹无线光纤扩展装置中通过产生第一光本振信号，并将所述第一光本振信号和所述第一偏振复用光信号分别偏振分束为两路正交的偏振态信号，采用光外差方式产生太赫兹信号，此方法产生的太赫兹载波频率由第一偏振复用光信号的中心载波与第一光本振信号的频率间隔决定，因此，避免了大工作带宽电混频器以及高频本振源的使用，太赫兹载波频率上限不受限制，增强了生成载波频率的灵活性。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述光外差太赫兹信号生成模块包括：光衰减器(VOA)，保偏光束分离器1(PBS，即第一保偏光束分离器)，偏振控制器(PC)，保偏光束分离器2(即第二保偏光束分离器)，光耦合器1(OC，即第一光耦合器)，光耦合器2(即第二光耦合器)，光电二极管1(UTC-PD，即第一光电二极管)和光电二极管2(即第二光电二极管)。

所述光衰减器输入端连接光纤，通过光纤与实时相干光收发模块中的光纤放大器1输出端相连，用于实时控制所述第一偏振复用光信号的传输光功率；所述保偏光束分离器1输入端与所述光衰减器输出端相连，用于将所述第一偏振复用光信号偏振分束为两路正交的X和Y偏振态信号；所述偏振控制器输入端与所述第二半导体激光器输出端相连，用于调整所述第一光本振信号的偏振方向以配合后续实现偏振分束；所述保偏光束分离器2输入端与所述偏振控制器输出端相连，用于将所述第一光本振信号偏振分束为两路正交的X和Y偏振态信号；所述光耦合器1的输入端一与所述保偏光束分离器1的输出端一相连，输入端二与所述保偏光束分离器2的输出端一相连，用于耦合所述第一偏振复用光信号和所述第一光本振信号的X偏振态信号；所述光耦合器2的输入端一与所述保偏光束分离器2的输出端二相连，输入端二与所述保偏光束分离器1的输出端二相连，用于耦合所述第一偏振复用光信号和所述第一光本振信号的Y偏振态信号；所述光电二极管1的输入端与所述光耦合器1的输出端相连，用于通过光外差方式产生X偏振方向上的太赫兹信号；所述光电二极管2的输入端与所述光耦合器2的输出端相连，用于通过光外差方式产生Y偏振方向上的太赫兹信号；

针对发射链路，所述第一偏振复用光信号经光纤传输后，通过所述光衰减器进行实时功率控制，再由所述保偏光束分离器1分解为正交的X和Y路偏振态信号，并分别与所述第一光本振信号耦合。其中，所述第一光本振信号为所述第二半导体激光器产生的波长为λ₂连续光波，与所述第一偏振复用光信号频差为太赫兹，示例地，频差可为280GHz、320GHz、340GHz，由所述偏振控制器控制其偏振方向。为实现后续两个偏振方向上的同时拍频，将所述第一光本振信号偏振态分离后，由所述光耦合器1和所述光耦合器2分别与所述第一偏振复用光信号的两个正交偏振态耦合。随后，经所述光电二极管1和光电二极管2拍频，转化为两路太赫兹信号并送入所述无线收发模块，实现无线传输。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述中频信号调制模块包括：射频本振源，倍频器，混频器1(即第一混频器)，混频器2(即第二混频器)，低噪声放大器1(即第一低噪声放大器)，低噪声放大器2(即第二低噪声放大器)，保偏光束分离器3(即第三保偏光束分离器)，调制器1(第一调制器)，调制器2(第二调制器)，保偏光耦合器，光纤放大器2(即第二光纤放大器)和可调光滤波器。

所述射频本振源用于产生第一射频本振信号；所述倍频器输入端与所述射频本振源输出端相连，用于将所述第一射频本振信号倍频至太赫兹频段得到太赫兹信号；所述混频器1的输入端一与无线收发模块的第一接收天线的输出端相连，用于获取第一路太赫兹信号，输入端二与所述倍频器的输出端相连，用于将X偏振方向的太赫兹信号(即获取的第一路太赫兹信号)下变频至第一路中频信号；所述混频器2的输入端一与无线收发模块的第二接收天线的输出端相连，用于获取第二路太赫兹信号，输入端二与所述倍频器的输出端相连，用于将Y偏振方向的太赫兹信号(即获取的第二路太赫兹信号)下变频至中频信号；所述低噪声放大器1的输入端与所述混频器1的输出端相连，用于实现X偏振方向中频信号的放大；所述低噪声放大器2的输入端与所述混频器2的输出端相连，用于实现Y偏振方向中频信号的放大；所述保偏光束分离器3的输入端与所述第二半导体激光器输出端相连，用于将所述第二光载波信号偏振分束为两路正交的偏振态信号(即X和Y路偏振态信号)；所述调制器1的驱动信号输入端与所述低噪声放大器1的输出端相连，光信号输入端与所述保偏光束分离器3的输出端一相连，用于将X偏振方向的中频信号调制到所述第二光载波信号的X偏振态信号上，以得到X偏振方向的光调制信号(即第一偏振方向的光调制信号)；所述调制器2的驱动信号输入端与所述低噪声放大器2的输出端相连，光信号输入端与所述保偏光束分离器3的输出端二相连，用于将Y偏振方向的中频信号调制到所述第二光载波信号的Y偏振态信号上，以得到Y偏振方向的光调制信号(即第二偏振方向的光调制信号)；所述保偏光耦合器的输入端一与所述调制器1的输出端相连，输入端二与所述调制器2的输出端相连，用于耦合所述X和Y偏振方向的光调制信号，以生成第二偏振复用光信号；所述光纤放大器2的输入端与所述保偏光耦合器的输出端相连，用于放大所述第二偏振复用光信号，以补偿调制损耗和插入损耗；所述可调光滤波器的输入端与所述光纤放大器2的输出端相连，用于滤除所述第二偏振复用光信号的较高边带、光载波以及自发辐射噪声，用于后续相干信号检测。

针对接收链路，来自无线收发模块的X和Y路太赫兹信号分别通过所述混频器1和所述混频器2与太赫兹本振信号混频，下转换至中频。其中，为产生所需太赫兹本振信号，所述射频本振源提供射频本振信号，经所述倍频器上倍频后得到所述太赫兹本振信号。所述倍频器可根据所述射频本振源的频率任意选取，示例地，当所述射频本振源频率为30GHz时可采用10倍频器、所述射频本振源频率为10GHz时可采用36倍频器等。同时，对X和Y路中频信号进行功率放大，以补偿空间传输损耗。随后，所述调制器1和所述调制器2将两路中频信号分别调制到所述第二光载波的两路偏振态上，以形成X和Y路偏振态下的光载中频信号。其中，所述第二光载波为所述第二半导体激光器所产生的波长为λ₃连续光波，经所述保偏光束分离器3分束后，送入所述调制器1和调制器2。两路光载中频信号由所述保偏光耦合器合束为一路光载中频信号，即所述第二偏振复用光信号。所述第二偏振复用光信号经所述光纤放大器2和所述可调光滤波器放大和滤波后，将较高的信号边带及光载波、自发辐射噪声抑制，送入标准单模光纤传输。

如图2和图3所示，本申请的一个实施例中，提供了一种基于上述任意一种实施例中所述的太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统，包括：至少一组依次连接的实时相干光收发模块、所述太赫兹无线光纤扩展装置和无线收发模块；所述实时相干光收发模块设置在用户侧，所述太赫兹无线光纤扩展装置和无线收发模块设置在光纤与无线的桥接处；

所述实时相干光收发模块，在发射链路中，用于接收来自用户端的数据流并产生第一光载波信号，实时以相干调制方式将所述数据流调制到所述第一光载波信号上并实现偏振复用，生成第一偏振复用光信号，由光纤传输至所述太赫兹无线光纤扩展装置；在接收链路中，用于通过光纤接收来自所述太赫兹无线光纤扩展装置的第二偏振复用光信号并产生第二光本振信号，通过所述第二光本振信号实时对所述第二偏振复用光信号进行相干探测，恢复所述用户端数据流；

所述无线收发模块，在发射链路中，用于以无线方式发射来自所述太赫兹无线光纤扩展装置的两路太赫兹信号；在接收链路中，用于以无线方式接收所述两路太赫兹信号，并送入太赫兹无线光纤扩展装置。

本发明实施例提供的一种基于太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统，通过所述实时相干光收发模块产生所述第一光载波，并将用户端的数据流以相干方式调制到所述第一光载波上，同时，进行偏振复用以实现传输容量提升一倍(光的偏振态有两个，每个偏振态都可以单独调制数据，用两个偏振态传输容量会提升一倍)，实时产生所述第一偏振复用光信号。最后，为弥补调制损耗和插入损耗，将所述第一偏振复用光信号放大后，送入标准单模光纤(SSMF)进行传输。本发明能够实现传输信号的实时处理，能直接应用于实际传输场景中，并支持数百Gb/s的传输速率；并且采用相干调制方式，能适应多种格式的调制信号，避免非相干调制因带宽受限器件带来的限制，同时具有更好的噪声滤除能力；

所述第一偏振复用光信号经由光纤传输至所述太赫兹无线扩展装置，衰减功率后分解为两个正交的偏振态信号(即偏振分束为X和Y偏振分量)，并分别与同样偏振分束后的所述第一光本振信号的两个正交偏振态信号拍频(即以光外差方式生成两路太赫兹信号)，其中，所述第一光本振信号与所述第一偏振复用光信号的频差为太赫兹。最终，拍频后生成两路太赫兹信号送入所述无线收发模块实现无线传输。

无线传输后的两路无线太赫兹信号由同组内的或者其他组内的无线收发模块接收，并送回对应组内的太赫兹无线光纤扩展装置。通过该太赫兹无线光纤扩展装置将所述两路太赫兹信号分别与太赫兹无线光纤扩展装置产生并倍频后的第一射频本振信号混频，下变频为两路中频信号，同时进行功率放大，以补偿无线传输造成的大气损耗。接着，将所述两路中频信号分别调制到所述第二光载波信号的两路正交偏振态(即X和Y偏振态)上，并合束为一路光载中频信号，即所述第二偏振复用光信号。所述第二偏振复用光信号经放大和滤波后，将信号部分边带以及光载波抑制后，送入标准单模光纤中传输回所述实时相干光收发模块。

所述第二偏振复用光信号通过对应组内的实时相干光收发模块实现实时相干解调以及解偏振复用，恢复用户端的数据流。

如图2所示，当只有一组实时相干光收发模块、所述太赫兹无线光纤扩展装置和无线收发模块时，可以实现自发自收；通过智能反射面将无线收发模块发射的两路太赫兹信号反射，然后无线收发模块接收同组内发射的两路无线太赫兹信号。

如图3所示，当具有两组实时相干光收发模块、所述太赫兹无线光纤扩展装置和无线收发模块时，可以实现两个用户侧之间的信号全双工传输。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述实时相干光收发模块包括：相干光调制解调器和光纤放大器1(即第一光纤放大器)；

所述相干光调制解调器的数据接口与用户端相连，光信号输入端经光纤与所述太赫兹无线光纤扩展装置的光信号输出端相连；在发射链路中，用于接收来自用户端的数据流并产生第一光载波信号，实时对所述第一光载波进行相干调制和偏振复用，得到所述第一偏振复用光信号；在接收链路中，用于产生第二光本振信号，并实时对所述第二偏振复用光信号进行相干检测，恢复所述用户端的数据流；

所述第一光纤放大器的输入端与所述相干光调制解调器的光信号输出端相连，用于在发射链路中对所述第一偏振复用光信号进行放大，以补偿调制损耗和插入损耗；光纤放大器1的输出端经光纤与太赫兹无线光纤扩展装置的光信号输入端相连；

特别地，在一个实施例中，如图5示，所述相干光调制解调器包括：第一半导体激光器(FA)，光信号偏振复用相干调制模块和偏振复用光信号相干解调模块。

所述第一半导体激光器，用于产生所述第一光载波和所述第二光本振信号；第一半导体激光器分别与光信号偏振复用相干调制模块和偏振复用光信号相干解调模块连接；

所述光信号偏振复用相干调制模块，用于接收用户端的数据流并进行数字信号处理为基带电信号，实时以相干调制方式将处理后的基带电信号调制到所述第一光载波上并实现偏振复用，实时产生所述第一偏振复用光信号；

所述偏振复用光信号相干解调模块，用于实现所述第二偏振复用光信号与所述第二光本振信号的相干检测及数字信号处理，实时恢复所述用户端的数据流；

其中，第一半导体激光器可为所述光信号偏振复用相干调制模块和所述偏振复用光信号相干解调模块共用。

具体地，所述光信号偏振复用相干调制模块包括：发射机数字信号处理(DSP)模块，四个数模转换器(DAC)，四个第一电放大器和偏振复用I/Q调制器(DP-IQMZM)。所述发射机数字信号处理模块用于接收来自用户接口的数据流并进行数字信号处理，得到四路基带数字信号；所述四个数模转换器的输入端与所述发射机数字信号处理模块输出端相连，用于分别对所述四路基带数字信号进行数模转换，以得到四路基带电信号，对应于所述第一偏振复用光信号两个偏振分量(X/Y)的同向和正交分量(I/Q)；所述四个第一电放大器的输入端分别与所述四个数模转换器的输出端相连，用于对所述四路基带电信号进行放大；所述偏振复用I/Q调制器的输入端连接四个放大器的输出端，所述偏振复用I/Q调制器由所述四路放大后的基带电信号驱动，所述偏振复用I/Q调制器的光信号输入端与所述第一半导体激光器输出端相连，所述偏振复用I/Q调制器用于通过相干调制方式将所述四路放大后的基带电信号调制到所述第一光载波信号上并实现偏振复用，以得到所述第一偏振复用光信号。

具体地，所述偏振复用光信号相干解调模块包括：偏振复用相干接收机(DP-CoRx)，四个第二电放大器，四个模数转换器(ADC)和接收机数字信号处理模块。所述偏振复用相干接收机的光信号输入端与所述第一半导体激光器输出端相连，用于实现所述第二偏振复用光信号的相干解调以及解偏振复用，恢复对应于所述第二偏振复用光信号两个偏振分量(X/Y)的同向和正交分量(I/Q)的四路基带电信号；所述四个第二电放大器的输入端与所述偏振复用相干接收机的输出端相连，用于对所述四路基带电信号进行放大，补偿插入损耗；所述四个模数转换器的输入端分别与所述四个第二电放大器的输出端相连，用于对所述四路基带电信号进行模数转换，以恢复四路基带数字信号；所述接收机数字信号处理模块与所述四个模数转换器的输出端相连，用于对四路基带数字信号进行数字信号处理，以恢复用户端的数据流。

针对发射链路，所述第一半导体激光器产生波长为λ₁的连续光波作为所述第一光载波信号，来自用户端的数据流经所述光信号偏振复用相干调制模块处理后，产生四个基带电信号，分别对应于第一偏振复用光信号两个偏振分量的同相和正交(I/Q)分量。所述四个基带电信号被送入偏振复用I/Q调制器，以相干方式同时调制在所述第一光载波信号的两路偏振态上，实时产生所述第一偏振复用光信号。具体地，所述第一偏振复用光信号采用正交振幅调制(QAM)格式，调制阶数可以选择4QAM、16QAM或32QAM等。为补偿调制损耗、插入损耗及后续光纤传输存在的能量损耗，所述第一偏振复用光信号经所述光纤放大器1放大后发射到标准单模光纤中传输，光纤长度在1m到103km之间变化。

针对接收链路，所述第一半导体激光器产生波长为λ₄的连续光波作为所述第二光本振信号，与所述第二偏振复用光信号在所述偏振复用相干接收机中实现相干解调，实时恢复出四路基带电信号，再经电放大器放大、模数转换、数字信号处理，还原为用户端的数据流。

如图4所示，在一个实施例中，所述无线收发模块包括：第一发射天线，第二发射天线，第一接收天线和第二接收天线。所述第一发射天线输入端与所述光电二极管1输出端相连，用于将所述X偏振方向上的太赫兹信号辐射到自由空间(即，用于将太赫兹无线光纤扩展装置输出的第一路太赫兹信号辐射到自由空间)；所述第二发射天线输入端与所述光电二极管2输出端相连，用于将所述Y偏振方向上的太赫兹信号辐射到自由空间(即，用于将太赫兹无线光纤扩展装置输出的第二路太赫兹信号辐射到自由空间)；所述第一接收天线用于接收第一发射天线发射的X偏振方向(即第一路)的无线太赫兹信号；所述第二接收天线用于接收第一发射天线发射的所述Y偏振方向(即第二路)的无线太赫兹信号。

X偏振方向上的太赫兹信号送入所述第一发射天线，Y偏振方向上的太赫兹信号送入所述第二发射天线，以实现自由空间的无限传输。所述X和Y偏振方向上的无线太赫兹信号分别由所述第一接收天线和第二接收天线接收，并传输至所述太赫兹无线光纤扩展装置。

特别地，在一个实施例中，所述光纤放大器1以及光纤放大器2为保偏掺铒光纤放大器(EDFA)。

特别地，在一个实施例中，所述第一、第二发射天线以及所述第一、第二接收天线的极化方式均为水平极化方式或垂直极化方式。

特别地，在一个实施例中，所述调制器1和调制器2均为相位调制器(PM)或马赫-增德尔调制器(MZM)。

当只有一组时相干光收发模块、所述太赫兹无线光纤扩展装置和无线收发模块时，所述第一接收天线和第二接收天线分别通过智能反射面接收同组内发射的第一和第二路无线太赫兹信号。借助智能反射面可将无线信号回传，在仅使用单套系统情况下实现信号自发自收的完整过程。

如图6所示，为本申请又一具体实施例基于太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统的具体结构框图。

本实施例提供一种基于太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统，所述系统包括：实时相干光收发模块1，太赫兹无线光纤扩展装置2，无线收发模块3和智能反射面7(RIS)。

具体地，在一个实施例中，所述实时相干光收发模块1包括：相干光调制解调器11和光纤放大器12(EDFA)。所述相干光调制解调器11数据接口与用户端相连，光信号输入端经光纤与所述太赫兹无线光纤扩展装置2的光信号输出端相连；所述光纤放大器12输入端与所述相干光调制解调器11的光信号输出端相连。

在具体实施例中，所述太赫兹无线光纤扩展装置2包括：光外差太赫兹信号生成模块2a、中频信号调制模块2b和半导体激光器2a4(ECL)。

所述半导体激光器2a4用于产生第一光本振信号和第二光载波信号；

具体地，在一个实施例中，所述光外差太赫兹信号生成模块2a包括：光衰减器2a1(VOA)，第一保偏光束分离器2a2，第二保偏光束分离器2a3，偏振控制器2a5(PC)，第一光耦合器2a6，第二光耦合器2a7，第一光电二极管2a8(UTC-PD)和第二光电二极管2a9。所述光衰减器2a1输入端通过光纤与所述光纤放大器12输出端相连；所述第一保偏光束分离器2a2输入端与所述光衰减器2a1输出端相连；所述偏振控制器2a5输入端与所述半导体激光器2a4输出端相连；所述第二保偏光束分离器2a3输入端与所述偏振控制器2a5输出端相连；所述第一光耦合器2a6的输入端一与所述第一保偏光束分离器2a2的输出端一相连，输入端二与所述第二保偏光束分离器2a3的输出端一相连；所述第二光耦合器2a7的输入端一与所述第二保偏光束分离器2a3的输出端二相连，输入端二与所述第一保偏光束分离器2a2的输出端二相连；所述第一光电二极管2a8的输入端与所述第一光耦合器2a6的输出端相连；所述第二光电二极管2a9的输入端与所述第二光耦合器2a7的输出端相连；

具体地，在一个实施例中，所述中频信号调制模块2b包括：射频本振源2b1(L0)，倍频器2b2，第一混频器2b3，第二混频器2b4，第一低噪声放大器2b5(LNA)，第二低噪声放大器2b6，保偏光束分离器2b7，第一调制器2b8(PM)，第二调制器2b9，保偏光耦合器2b10(PM-OC)，光纤放大器2b11(EDFA)和可调光滤波器2b12(TOF)。所述射频本振源2b1用于产生所述第一射频本振信号；所述倍频器2b2输入端与所述射频本振源2b1输出端相连；所述第一混频器2b3输入端一与第一接收天线33输出端相连，输入端二与所述倍频器2b2输出端相连；所述第二混频器2b4的输入端一与所述第二接收天线34的输出端相连，输入端二与所述倍频器2b2的输出端相连；所述第一低噪声放大器2b5的输入端与所述第一混频器2b3的输出端相连；所述第二低噪声放大器2b6的输入端与所述第二混频器2b4的输出端相连；所述保偏光束分离器2b7的输入端与所述半导体激光器2a4输出端相连；所述第一调制器2b8的驱动信号输入端与所述第一低噪声放大器2b5的输出端相连，光信号输入端与所述保偏光束分离器2b7的输出端一相连；所述第二调制器2b9的驱动信号输入端与所述第二低噪声放大器2b6的输出端相连，光信号输入端与所述保偏光束分离器2b7的输出端二相连；所述保偏光耦合器2b10的输入端一与所述第一调制器2b8的输出端相连，输入端二与所述第二调制器269的输出端相连；所述光纤放大器2b11的输入端与所述保偏光耦合器2b10的输出端相连；所述可调光滤波器2b12的输入端与所述光纤放大器2b11的输出端相连。

在具体实施例中，所述无线收发模块3包括：第一发射天线31，第二发射天线32，第一接收天线33和第二接收天线34。所述第一发射天线31输入端与所述第一光电二极管2a8输出端相连；所述第二发射天线32输入端与所述第二光电二极管2a9输出端相连；所述第一接收天线33用于接收X偏振方向的无线太赫兹信号；所述第二接收天线34用于接收Y偏振方向的无线太赫兹信号。

在具体实施例中，所述智能反射面是一种由大量低成本的被动无源反射元件组成的平面，由于每个元件能都能够独立地对入射信号进行相位(或/和)幅度甚至频率的改变，因此可以使得用户更好地接收基站发送的信号。在以下情境下，所述智能反射面能有效构建系统传输链路：当接收天线处于死角时，适当使用智能反射面，可以制造出一条反射路径，使得接收天线仍能接收到信号；当远距离信号和能量传输时，智能反射面可增强传输效果。

在具体实施例中，本申请提供的基于太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统具体传输过程如下：

在所述实时光相干收发模块1中，所述相干光调制解调器11接收来自用户端的数据流并产生第一光载波信号，以实时生成第一偏振复用光信号，经所述光纤放大器12放大后，由光纤传输至所述太赫兹无线光纤扩展装置2。

其中，所述第一光载波为波长为1550nm，频率为193.55THz的连续波光波；用户端的数据流的速率为32Gbaud；所述第一偏振复用光信号为偏振态的32QAM信号；所述光纤长度为60km。

所述第一偏振复用光信号经光纤传输后，在所述太赫兹无线光纤扩展装置2的所述光外差太赫兹信号生成模块2a中，通过所述光衰减器2a1进行实时功率控制，再由所述第一保偏光束分离器2a2分解为正交的X和Y路偏振态信号，并分别与所述第一光本振信号耦合。为实现后续两个偏振方向上的同时拍频，将所述第一光本振信号偏振态分离后，由所述第一光耦合器2a6和所述第二光耦合器2a7分别与所述第一偏振复用光信号的两个正交偏振态耦合。随后，经所述第一光电二极管2a8和所述第二光电二极管2a9拍频，转化为X和Y路太赫兹信号并送入所述无线收发模块3发射。

其中，所述第一光本振信号为波长为1552.7nm，频率为193.21THz的连续波光波，与所述第一偏振复用光信号频差为340GHz，由所述偏振控制器控制其偏振方向；生成的所述两路太赫兹信号频率为340GHz。

在所述无线收发模块3中，所述X路太赫兹信号送入所述第一发射天线31，所述Y路太赫兹信号送入所述第二发射天线32，以实现自由空间的无限传输。

所述X和Y路无线太赫兹信号经所述智能反射面7反射回所述无线收发模块3，分别由所述第一接收天线33和第二接收天线34接收，并送回所述太赫兹无线光纤扩展装置2。

特别地，在一个实施例中，所述第一、第二发射天线31/32以及所述第一、第二接收天线33/34的极化方式为水平极化方式。

在所述太赫兹无线光纤扩展装置2的中频信号调制模块2b中，来自无线收发模块的所述X和Y路太赫兹信号分别通过所述第一混频器2b3和所述第二混频器2b4与太赫兹本振混频，下转换至中频。同时，对所述X和Y路中频信号进行功率放大后，由所述第一调制器2b8和所述第二调制器2b9将所述两路中频信号分别调制到所述第二光载波的两路偏振态上，形成X和Y路偏振态下的光载中频信号。所述两路光载中频信号由所述保偏光耦合器2b10合束为一路光载中频信号，即所述第二偏振复用光信号。所述第二偏振复用光信号经所述光纤放大器2b11和所述可调光滤波器2b12放大和滤波后，将较高的信号边带及光载波、信号自发噪声抑制，最终送入标准单模光纤传输回所述实时相干光收发模块1。

其中，所述第二光载波与所述第一光本振信号相同，均是波长为1552.7nm，频率为193.21THz的连续波光波。

其中，所述射频本振源2b1提供10GHz射频信号作为所述射频本振信号，所述倍频器采用10倍频器；生成的两路光载中频信号频率为40GHz。

在所述实时相干光收发模块1中，所述相干光调制解调器11产生所述第二光本振信号，并实现所述单边带的第二偏振复用光信号的相干解调以及解偏振复用，最终恢复用户端的数据流。

其中，所述第二光本振信号与第一光载波信号相同，均为波长为1550nm，频率为193.55THz的连续波光波。

特别地，在具体实施例中，所述第一光纤放大器12以及所述第二光纤放大器2b11为保偏掺铒光纤放大器(EDFA)。

特别地，在具体实施例中，所述第一调制器2b8和所述第二调制器2b9为相位调制器(PM)。

由此可见，在具体实施例中，本申请提供的基于太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统最终实现了净速率达200Gbit/s的数据自发自收传输。

在具体实施例中，除了采用所述单套系统实现信号自发自收传输以外，本申请提供的基于太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统还能基于两个完全相同的系统，实现全双工实时传输。

如图7所示，为本申请再一具体实施例，基于太赫兹无线光纤扩展装置的全双工实时传输系统上下行链路的具体结构框图。

在具体实施例中，本申请提供一种基于太赫兹无线光纤扩展装置的全双工实时传输系统，包括两组实时相干光收发模块，太赫兹无线光纤扩展装置和无线收发模块；在两个用户侧分布设置一个实时相干光收发模块，在两处光纤与无线的桥接处分布设置太赫兹无线光纤扩展装置和无线收发模块；

具体的，上行链路包括：实时相干光收发模块1，太赫兹无线光纤扩展装置2中的光外差太赫兹信号生成模块2a，无线收发模块3，无线收发模块4，太赫兹无线光纤扩展装置5中的中频信号调制模块5a和实时相干光收发模块6；

下行链路包括：实时相干光收发模块6，太赫兹无线光纤扩展装置5中的光外差太赫兹信号生成模块5b，无线收发模块4，无线收发模块3，太赫兹无线光纤扩展装置2中的中频信号调制模块2b和实时相干光收发模块1。

其中，所述基于太赫兹无线光纤扩展装置的全双工实时传输系统下行链路的连接关系与上一具体实施例中所述基于太赫兹无线光纤扩展装置的实时传输系统基本一致，同时，所述基于太赫兹无线光纤扩展装置的全双工实时传输系统上行链路的连接关系与下行链路完全相同，呈对称分布。

在具体实施例中，所述基于太赫兹无线光纤扩展装置的全双工实时传输系统的传输过程如下：

针对上行链路，在所述实时光相干收发模块1中，所述相干光调制解调器11接收来自用户端的上行链路数据流并产生上行链路第一光载波信号，以实时生成上行链路第一偏振复用光信号，经所述光纤放大器12放大后，由光纤传输至所述太赫兹无线光纤扩展装置2。

其中，所述上行链路第一光载波为波长为1550nm，频率为193.55THz的连续波光波；所述上行链路数据流的速率为32Gbaud；所述上行链路第一偏振复用光信号为偏振态的16QAM信号；所述光纤长度为60km。

所述上行链路第一偏振复用光信号经光纤传输后，在所述太赫兹无线光纤扩展装置2的所述光外差太赫兹信号生成模块2a中，通过所述光衰减器2a1进行实时功率控制，再由所述第一保偏光束分离器2a2分解为正交的X和Y路偏振态信号，并分别与所述上行链路第一光本振信号耦合。为实现后续两个偏振方向上的同时拍频，将所述上行链路第一光本振信号偏振态分离后，由所述第一光耦合器2a6和所述第二光耦合器2a7分别与所述上行链路第一偏振复用光信号的两个正交偏振态耦合。随后，经所述光电二极管2a8和光电二极管2a9拍频，转化为X和Y路上行链路太赫兹信号并送入所述无线收发模块发射3。

其中，所述上行链路第一光本振信号为波长为1552.7nm，频率为193.21THz的连续波光波，与所述上行链路第一偏振复用光信号频差为340GHz，由所述偏振控制器控制其偏振方向；生成的所述两路太赫兹信号频率为340GHz。

在所述无线收发模块3中，所述X路上行链路太赫兹信号送入第一发射天线31，所述Y路上行链路太赫兹信号送入第二发射天线32，以实现自由空间的无限传输。

X和Y路上行链路太赫兹信号经自由空间无线传输至所述无线收发模块4，分别由第一接收天线41和第二接收天线42接收，并送入所述太赫兹无线光纤扩展装置5。

在所述太赫兹无线光纤扩展装置5的中频信号调制模块5a中，来自无线收发模块的X和Y路上行链路太赫兹信号分别通过所述第一混频器5a3和所述第二混频器5a4与上行链路太赫兹本振混频，下转换至中频。同时，对X和Y路上行链路中频信号进行功率放大后，由所述第一调制器5a8和所述第二调制器5a9将两路上行链路中频信号分别调制到上行链路第二光载波的两路偏振态上，形成X和Y路偏振态下的光载中频信号。两路上行链路光载中频信号由保偏光耦合器5a10合束为一路光载中频信号，即上行链路第二偏振复用光信号。所述上行链路第二偏振复用光信号经光纤放大器5a11和可调光滤波器5a12放大和滤波后，将较高的信号边带及光载波、信号自发噪声抑制，最终送入标准单模光纤传输回所述实时相干光收发模块6。

其中，上行链路第二光载波与上行链路第一光本振信号相同，是波长为1552.7nm，频率为193.21THz的连续波光波。

其中，射频本振源5a1提供10GHz射频信号作为上行链路射频本振信号，倍频器采用10倍频器；生成的两路中频信号频率为40GHz。

在所述实时相干光收发模块6中，相干光调制解调器61产生上行链路第二光本振信号，并实现单边带的上行链路第二偏振复用光信号的相干解调以及解偏振复用，最终恢复上行链路的数据流。

其中，上行链路第二光本振信号与上行链路第一光载波信号相同，为波长为1550nm，频率为193.55THz的连续波光波。

特别地，在具体实施例中，第一、第二发射天线31/32以及第一、第二接收天线41/42的极化方式为水平极化方式。

特别地，在具体实施例中，所述第一光纤放大器12以及第二光纤放大器5a11为保偏掺铒光纤放大器(EDFA)。

特别地，在一个实施例中，所述第一调制器5a8和所述第二调制器5a9为相位调制器(PM)。

针对下行链路，在所述实时光相干收发模块6中，所述相干光调制解调器61接收来自用户端的下行链路数据流并产生下行链路第一光载波信号，以实时生成下行链路第一偏振复用光信号，经所述光纤放大器62放大后，由光纤传输至所述太赫兹无线光纤扩展装置5。

其中，所述相干光调制解调器61采用商用200G相干光模块；

其中，所述下行链路第一光载波为波长为1550nm，频率为193.55THz的连续波光波；所述下行链路数据流的速率为32Gbaud；所述下行链路第一偏振复用光信号为偏振态的16QAM信号；所述光纤长度为60km。

所述下行链路第一偏振复用光信号经光纤传输后，在所述太赫兹无线光纤扩展装置5的所述光外差太赫兹信号生成模块5b中，通过所述光衰减器5b1进行实时功率控制，再由所述第一保偏光束分离器5b2分解为正交的X和Y路偏振态信号，并分别与下行链路第一光本振信号耦合。为实现后续两个偏振方向上的同时拍频，将所述下行链路第一光本振信号偏振态分离后，由第一光耦合器5b6和所述第二光耦合器5b7分别与所述下行链路第一偏振复用光信号的两个正交偏振态耦合。随后，经所述光电二极管5b8和光电二极管5b9拍频，转化为X和Y路下行链路太赫兹信号并送入所述无线收发模块发射4。

其中，所述下行链路第一光本振信号为波长为1552.7nm，频率为193.21THz的连续波光波，与所述下行链路第一偏振复用光信号频差为340GHz，由所述偏振控制器控制其偏振方向；生成的所述两路太赫兹信号频率为340GHz。

在所述无线收发模块4中，所述X路下行链路太赫兹信号送入第一发射天线43，所述Y路下行链路太赫兹信号送入第二发射天线44，以实现自由空间的无限传输。

X和Y路下行链路无线太赫兹信号经自由空间无线传输至所述无线收发模块3，分别由第一接收天线33和第二接收天线34接收，并送入所述太赫兹无线光纤扩展装置2。

在所述太赫兹无线光纤扩展装置2的中频信号调制模块2b中，来自无线收发模块的所述X和Y路下行链路太赫兹信号分别通过第一混频器2b3和第二混频器2b4与下行链路太赫兹本振混频，下转换至中频。同时，对X和Y路下行链路中频信号进行功率放大后，由第一调制器2b8和第二调制器2b9将两路下行链路中频信号分别调制到所述下行链路第二光载波的两路偏振态上，形成X和Y路偏振态下的光载中频信号。两路下行链路光载中频信号由保偏光耦合器2b10合束为一路光载中频信号，即所述下行链路第二偏振复用光信号。所述下行链路第二偏振复用光信号经光纤放大器2b11和可调光滤波器2b12放大和滤波后，将较高的信号边带及光载波、自发辐射噪声抑制，最终送入标准单模光纤传输回所述实时相干光收发模块1。

其中，所述下行链路第二光载波与所述下行链路第一光本振信号相同，均是波长为1552.7nm，频率为193.21THz的连续波光波。

其中，射频本振源2b1提供10GHz射频信号作为下行链路射频本振信号，所述倍频器采用10倍频器；生成的两路中频信号频率为40GHz。

在所述实时相干光收发模块1中，相干光调制解调器11产生下行链路第二光本振信号，并实现所述下行链路第二偏振复用光信号的相干解调以及解偏振复用，最终恢复下行链路用户端数据流。

其中，所述下行链路第二光本振信号与所述下行链路第一光载波信号相同，均为波长为1550nm，频率为193.55THz的连续波光波。

特别地，在具体实施例中，所述第一、第二发射天线43/44以及所述第一、第二接收天线33/34的极化方式为水平极化方式。

特别地，在具体实施例中，所述第一光纤放大器62以及第二光纤放大器2b11为保偏掺铒光纤放大器(EDFA)。

特别地，在具体实施例中，所述第一调制器2b8和所述第二调制器2b9为相位调制器(PM)。

由此可见，在具体实施例中，本申请提供的基于太赫兹无线光纤扩展装置的全双工实时传输系统，最终可以实现两个发射端间净速率达200Gbit/s的数据同时双向实时传输，有效地扩大了光纤传输系统的传输容量，显著降低传输成本，使系统更为经济高效。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。