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云计算和大数据技术的发展,对通信系统信息传输速率提出了更高的要求,光纤由于其大带宽、抗干扰能力强、成本低等优点被广泛应用于光通信网络中。光通信系统中比较关键的器件之一为调制器,调制器在高速数字通信系统和模拟通信系统中都发挥着重要的作用。RoF技术可以解决光纤覆盖灵活性差的缺点,与无线通信相结合,提高了信息的传送距离和覆盖范围,且通过简化基站设计和中心站汇聚复杂设备的设计,大大降低了系统的运营成本。本文主要包含两部分工作:基于铌酸锂材料的相关光波导器件的研究和RoF组网相关的设计。本文研究内容如下:首先对高速光通信系统应对通信要求飞涨的优势和RoF及其关键器件铌酸锂调制器进行了简单的介绍,对铌酸锂材料的重要物理特性电光效应和双折射效应进行了相应理论基础的介绍以及分别用于电光调制和偏振复用的原理分析推导,并对MZ调制的原理以及MZ调制器的设计性能参数提出了要求。对多模干涉理论及自影像效应进行了相关介绍并以此为基础设计了以铌酸锂为材料的输出相差为π/2和输出相差为0的]MMI耦合器,它们是本文光波导设计中的耦合器部分的结构。以输出相差为π/2的MMI耦合器为分光和合光结构,设计了以铌酸锂为材料的基于MZI结构的偏振复用解复用器,为和铌酸锂调制器集成提供了条件。以输出相差为0的MMI耦合器代替传统Y分叉设计的MZM,以输出相差为π/2的MMI耦合器代替传统IQ调制中的移相器结构,以MZM为强度调制器结构设计了铌酸锂材料IQ调制器,并和偏振复用解复用器集成在同一块铌酸锂基片上设计了集成偏振复用IQ调制器,该集成调制器为全铌酸锂薄膜材料,全部采用MMI耦合结构。通过对高速模拟电光调制器的分析介绍了行波电极的选用原则及准静态保角变换的数学分析方法,根据铌酸锂晶体的z切向、调制电场和TE、TM线偏振的关系,分别设计了工作在TE和TM模式下的CPW行波电极和MSL行波电极结构,使得调制器可以利用最大电光系数,减少为了获得单一偏振态而带来的光能量损耗,提高了调制带宽和调制效率。最后分析了体域网通信标准IEEE802.15.6和ZigBee协议标准,将ZigBee传感器应用于体域网的传感中。以RoF为基础实现了 ZigBee天线拉远,设计了承载体域网相关业务的基于RoF的分布式天线组网,利用RoF链路将远距离大范围的传感终端与中心站进行数据交换,采用B/S架构的方式来对体域网相关数据信息进行业务呈现,增加了系统的覆盖范围和信息处理能力。