專利名稱：提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置，屬于大容量光纖通信領(lǐng)域，尤其涉及多波長(zhǎng)光源信噪比的提高技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)以及音頻、視頻、數(shù)據(jù)和多媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，通信容量的大幅度增長(zhǎng)已經(jīng)成為信息化社會(huì)的迫切需要，采用密集波分復(fù)用(以下簡(jiǎn)稱DWDM)技術(shù)提高通信容量無(wú)疑已成為一種最有效的方法。在DWDM系統(tǒng)中，穩(wěn)定的符合通信標(biāo)準(zhǔn)的多波長(zhǎng)光源是其關(guān)鍵技術(shù)之一。
傳統(tǒng)上是針對(duì)每個(gè)信道用一個(gè)激光器，這樣的系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，但是當(dāng)波長(zhǎng)數(shù)較大時(shí)，便需要大量的激光器，不僅系統(tǒng)成本過(guò)高，而且在與通信標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)時(shí)不易調(diào)整。
在DWDM系統(tǒng)中，如何獲得信噪比高而且波長(zhǎng)間隔穩(wěn)定的多波長(zhǎng)光源是系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。其中日本的Yamada等人基于超連續(xù)譜技術(shù)獲得了信道間隔為25GHz，信道數(shù)為106的多波長(zhǎng)光源，進(jìn)行了碼率為10Gbit/s的640公里的傳輸?？梢?，基于超連續(xù)譜的多波長(zhǎng)光源已經(jīng)成為目前DWDM系統(tǒng)中非常有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。
基于超連續(xù)譜的DWDM多波長(zhǎng)光源的原理如圖1所示。系統(tǒng)采用高重復(fù)頻率的超短光脈沖作為泵浦源，經(jīng)摻鉺光纖放大器進(jìn)行光脈沖信號(hào)放大后，注入到光纖中，利用光纖中的多種非線性效應(yīng)(自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混頻等)產(chǎn)生寬帶超連續(xù)譜，再經(jīng)陣列波導(dǎo)光柵進(jìn)行濾波，便可得到適合于通信的DWDM多波長(zhǎng)光源。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了采用多個(gè)激光器的復(fù)雜性，又具有波長(zhǎng)間隔穩(wěn)定且符合DWDM系統(tǒng)通道間隔標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。但是由于光功率被分配到整個(gè)超連續(xù)譜上， 因此濾波后每個(gè)信道的光功率都很小，在經(jīng)光纖放大器進(jìn)行放大的過(guò)程中，放大器的自發(fā)輻射噪聲便成為影響多波長(zhǎng)光源信噪比的主要因素，同時(shí)造成光源線寬展寬及相干性下降。傳統(tǒng)的方法，一般采用窄帶寬的濾波器在頻域?yàn)V波可以減小異頻噪聲，而同頻噪聲則無(wú)法濾除，這便成為影響該類多波長(zhǎng)光源特性的主要因素。日本的Hiroaki Sanioh等人采用電吸收調(diào)制器同步調(diào)制的方法減小同頻噪聲以提高光源信噪比，如圖2所示，但由于電吸收調(diào)制器的插入損耗很大，一般在10dB左右，致使信號(hào)功率下降很多，而且需要外部同步調(diào)制信號(hào)進(jìn)行控制，所以在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的局限性。由此可見，在基于超連續(xù)譜的DWDM多波長(zhǎng)光源中，如何提高光源的信噪比便成為其能否真正實(shí)用化的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置，在非線性光纖環(huán)鏡中，利用光脈沖在光纖中的非線性作用，實(shí)現(xiàn)時(shí)域上的自開關(guān)，以有效地減小噪聲，同時(shí)使得噪聲功率在整個(gè)頻域上下降，從而降低濾波器無(wú)法濾除的同頻噪聲。
本發(fā)明提出的提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置，包括(1)用于提供超短光脈沖信號(hào)的超短脈沖光源；(2)用于對(duì)上述光脈沖信號(hào)進(jìn)行放大的光纖放大器；(3)用于對(duì)上述第2步的光脈沖信號(hào)的光譜進(jìn)行展寬的光纖；(4)用于對(duì)上述第3步的展寬光譜進(jìn)行濾波的濾波器，以得到信道間隔符合通信標(biāo)準(zhǔn)的多波長(zhǎng)光源；(5)用于對(duì)上述第4步的多波長(zhǎng)光源進(jìn)行放大的光纖放大器；(6)用于對(duì)上述第5步的多波長(zhǎng)光源進(jìn)行同時(shí)濾波的非線性光纖環(huán)鏡，以濾除信號(hào)中的同頻噪聲；(7)用于對(duì)上述第6步的多波長(zhǎng)光源進(jìn)行解復(fù)用的陣列波導(dǎo)光柵，以得到單一波長(zhǎng)的各路光信號(hào)。
上述裝置中對(duì)展寬的光譜進(jìn)行濾波的濾波器為法布里-玻羅濾波器。
上述裝置中的非線性光纖環(huán)鏡由一個(gè)耦合器和兩段不同色散的光纖連接而成，第一段光纖為色散位移光纖，第二段光纖為色散補(bǔ)償光纖，兩段光纖分別與耦合器的兩個(gè)端口相連，耦合器的另外兩個(gè)端口分別為信號(hào)輸入端和輸出端。其中耦合器的分光比為1∶1。
上述裝置中的第一段光纖在泵浦波長(zhǎng)處色散為0.5ps/km/nm，長(zhǎng)度為250m。第二段光纖在泵浦波長(zhǎng)處色散為-100ps/km/nm，長(zhǎng)度為20m。
本發(fā)明提出的提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置，在光功率高的地方(信號(hào)處)光開關(guān)打開，允許光功率透過(guò)，在光功率小的地方(噪聲處)光開關(guān)關(guān)閉，禁止光功率透過(guò)，這樣在時(shí)域上就可以有效地減小噪聲，同時(shí)使得噪聲功率在整個(gè)頻域上下降，從而降低濾波器無(wú)法濾除的同頻噪聲，有效地提高信道的信噪比。整個(gè)裝置與采用電吸收調(diào)制器同步調(diào)制的方法相比，無(wú)須外部同步控制信號(hào)，更省去了實(shí)驗(yàn)中需要精確調(diào)整脈沖峰值與光開關(guān)打開時(shí)間完全一致的要求，大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，而且還具有插入損耗小的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是已有技術(shù)中基于超連續(xù)譜的多波長(zhǎng)光源的原理圖。
圖2是已有技術(shù)中提高光源信噪比的原理圖。
圖3是本發(fā)明提出的提高光源信噪比的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明裝置中的非線性光纖環(huán)鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1～圖4中，1是超短脈沖光源，2是光纖放大器，3是光纖，4是陣列波導(dǎo)光柵，5是電吸收調(diào)制器，6是法布里—玻羅濾波器，7是非線性光纖環(huán)鏡，8是色散位移光纖，9是色散補(bǔ)償光纖，10是光纖耦合器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，用于提供超短光脈沖信號(hào)的超短脈沖光源；用于對(duì)上述光脈沖信號(hào)進(jìn)行放大的光纖放大器；用于對(duì)光脈沖信號(hào)的光譜進(jìn)行展寬的光纖；用于對(duì)展寬光譜進(jìn)行濾波的濾波器，以得到信道間隔符合通信標(biāo)準(zhǔn)的多波長(zhǎng)光源；用于對(duì)多波長(zhǎng)光源進(jìn)行放大的光纖放大器；用于對(duì)多波長(zhǎng)光源進(jìn)行同時(shí)濾波的非線性光纖環(huán)鏡，以濾除信號(hào)中的同頻噪聲；用于多波長(zhǎng)光源進(jìn)行解復(fù)用的陣列波導(dǎo)光柵，以得到單一波長(zhǎng)的各路光信號(hào)。
利用本發(fā)明所提出的裝置，可有效地降低信號(hào)同頻噪聲和同時(shí)提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源的信噪比，具體實(shí)施方式
如圖3所示。在本實(shí)施方式中，超短脈沖光源1采用自制的重復(fù)頻率為10GHz的主動(dòng)鎖模光纖激光器，中心波長(zhǎng)為1550.18nm。也可以從美國(guó)Femtochrome公司購(gòu)買，型號(hào)為FR-103。該超短脈沖光源經(jīng)非線性壓縮之后的脈寬為2ps，峰值功率為3W。經(jīng)摻鉺光纖放大器2放大后，注入高非線性光纖3中，在本實(shí)施例中所采用的高非線性光纖的零色散波長(zhǎng)為1555.5nm，色散斜率為0.018ps/km/nm2。本實(shí)施例所用的摻鉺光纖放大器的型號(hào)為KPS-BT-C-27-PB-FA。為得到間隔為50GHz的多波長(zhǎng)光源，又采用自由譜區(qū)為50GHz的法布里—玻羅濾波器6進(jìn)行濾波，本實(shí)施方式中法布里—玻羅濾波器的型號(hào)為FFP-ITU 1550-625M0040，精細(xì)度為40。上述信道間隔為50GHz的多波長(zhǎng)光源經(jīng)本發(fā)明所提出的非線性光纖環(huán)鏡7進(jìn)行同頻噪聲濾除處理后，可同時(shí)提高多路信道的信噪此。上述高信噪比的多波長(zhǎng)光源通過(guò)50GHz間隔的陣列波導(dǎo)光柵4，則可得到單一波長(zhǎng)的連續(xù)光，即可作為DWDM系統(tǒng)的光源。
圖4所示為本發(fā)明裝置中所用的非線性光纖環(huán)鏡，其中光纖耦合器10的型號(hào)為PIC-1×2-1550-50/50，分光比為1∶1。在本實(shí)施方式中第一段光纖為色散位移光纖8，在泵浦波長(zhǎng)處色散為0.5ps/km/nm，長(zhǎng)度為250m。第二段光纖為色散補(bǔ)償光纖9，在泵浦波長(zhǎng)處色散為-100ps/km/nm，長(zhǎng)度為20m。其工作原理為高強(qiáng)度的超短光脈沖從耦合器A端入射，經(jīng)過(guò)1∶1的耦合器10后分成兩路，分別沿順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较騻鞑?。從C端口出射的沿順時(shí)針?lè)较騻鞑サ墓饷}沖先經(jīng)過(guò)色散位移光纖8，由于色散位移光纖的色散小，脈沖展寬小，非線性效應(yīng)起主要作用，所以引入的非線性相移大；而從D端口出射沿逆時(shí)針?lè)较騻鞑サ墓饷}沖先經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償光纖9，由于色散補(bǔ)償光纖的色散大，脈沖很快展寬，峰值功率下降，所以再進(jìn)入色散位移光纖后引入的非線性相移小。定量研究表明，非線性相移的大小和光脈沖的強(qiáng)度及其在光纖中的傳輸距離成正比，當(dāng)順時(shí)針和逆時(shí)針光脈沖相移相差π時(shí)，順時(shí)針光和逆時(shí)針光返回耦合器時(shí)，將在耦合器A端發(fā)生相消干涉，光從耦合器的B端口輸出。所以可以設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)墓饫w長(zhǎng)度，使得光脈沖峰值處順時(shí)針光和逆時(shí)針光的非線性相移差為π，使得信號(hào)光從B端口輸出；此時(shí)由于噪聲光功率很小，引入的非線性相移也很小，在B端口輸出時(shí)受到強(qiáng)烈抑制，從而達(dá)到消除光脈沖之間的噪聲的目的。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，與另外再加調(diào)制器進(jìn)行同步控制的方法相比，不僅價(jià)格低，器件易得，而且具有不需要精確調(diào)整外部同步調(diào)制信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)插入損耗與采用電吸收調(diào)制器的方案相比要小。
本實(shí)施方式中，采用本發(fā)明所提出的非線性光纖環(huán)鏡進(jìn)行同頻噪聲濾除后，各信道信噪比的平均提高量為11dB。
權(quán)利要求
1.一種提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置，其特征在于該裝置包括(1)用于提供超短光脈沖信號(hào)的超短脈沖光源；(2)用于對(duì)上述光脈沖信號(hào)進(jìn)行放大的光纖放大器；(3)用于對(duì)上述第2步的光脈沖信號(hào)的光譜進(jìn)行展寬的光纖；(4)用于對(duì)上述第3步的展寬光譜進(jìn)行濾波的濾波器，以得到信道間隔符合通信標(biāo)準(zhǔn)的多波長(zhǎng)光源；(5)用于對(duì)上述第4步的多波長(zhǎng)光源進(jìn)行放大的光纖放大器；(6)用于對(duì)上述第5步的多波長(zhǎng)光源進(jìn)行同時(shí)濾波的非線性光纖環(huán)鏡，以濾除信號(hào)中的同頻噪聲；(7)用于對(duì)上述第6步的多波長(zhǎng)光源進(jìn)行解復(fù)用的陣列波導(dǎo)光柵，以得到單一波長(zhǎng)的各路光信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中所述的對(duì)展寬光譜進(jìn)行濾波的濾波器為法布里-玻羅濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中所述的非線性光纖環(huán)鏡由一個(gè)耦合器和兩段不同色散的光纖連接而成，第一段光纖為色散位移光纖，第二段光纖為色散補(bǔ)償光纖，兩段光纖分別與耦合器的兩個(gè)端口相連，耦合器的另外兩個(gè)端口分別為信號(hào)輸入端和輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于其中所述的耦合器的分光比為1∶1。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于其中所述的第一段光纖在泵浦波長(zhǎng)處色散為0.5ps/km/nm，長(zhǎng)度為250m。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于其中所述的第二段光纖在泵浦波長(zhǎng)處色散為-100ps/km/nm，長(zhǎng)度為20m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高密集波分復(fù)用多波長(zhǎng)光源信噪比的裝置，屬于大容量光纖通信領(lǐng)域。該裝置包括用于提供超短光脈沖信號(hào)的超短脈沖光源；用于對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行放大的光纖放大器；用于對(duì)光脈沖信號(hào)的光譜進(jìn)行展寬的光纖；用于對(duì)展寬光譜進(jìn)行濾波的濾波器，以得到信道間隔符合通信標(biāo)準(zhǔn)的多波長(zhǎng)光源；用于對(duì)多波長(zhǎng)光源進(jìn)行放大的光纖放大器；用于對(duì)多波長(zhǎng)光源進(jìn)行同時(shí)濾波的非線性光纖環(huán)鏡，以濾除信號(hào)中的同頻噪聲；用于對(duì)多波長(zhǎng)光源進(jìn)行解復(fù)用的陣列波導(dǎo)光柵，以得到單一波長(zhǎng)的各路光信號(hào)。本裝置降低了濾波器無(wú)法濾除的同頻噪聲，有效地提高了信道的信噪比，操作簡(jiǎn)便，無(wú)須外部同步控制信號(hào)，而且還具有插入損耗小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/42GK1542478SQ20031010353
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者王建萍, 南銀波 申請(qǐng)人:清華大學(xué)