專利名稱：超短脈沖光源產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超短脈沖光源產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
通信容量的大幅度需求和增長是信息化社會發(fā)展的必然趨勢，與此同時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)亦呈現(xiàn)出爆炸性增長。光時分復(fù)用(OTDM)的概念早在1968年就被提出，但是由于技術(shù)條件的限制，直到1988年第一個^4(ibit/s的OTDM實驗系統(tǒng)才由貝爾實驗室的Tucker等人完成。OTDM技術(shù)是一種能有效克服電子電路帶寬“瓶頸”、充分利用低損耗帶寬資源的擴充系統(tǒng)傳輸容量方案。而超短脈沖光源在高速OTDM系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位，其產(chǎn)生光脈沖的寬度和重復(fù)頻率決定了系統(tǒng)最大復(fù)用速率，而脈沖的質(zhì)量好壞則影響著系統(tǒng)最大傳輸距離。由于OTDM通信系統(tǒng)要采用歸零碼以便在時域上間插不同信號，因此要求低時間抖動、 高重復(fù)率的超短脈沖源。目前比較成熟的脈沖產(chǎn)生方法主要有以下幾種①通過鎖模激光器產(chǎn)生脈沖。所述鎖模激光器包括鎖模半導(dǎo)體激光器和鎖模光纖激光器。其中鎖模半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點是穩(wěn)定性好(包括相位穩(wěn)定性)、有較大的波長調(diào)諧范圍( IOOnm)、以及具有高重復(fù)頻率的超短脈沖光源，但存在出射功率小、脈沖重復(fù)頻率調(diào)節(jié)差的問題。鎖模光纖激光器具有穩(wěn)定性較差的問題，很容易出現(xiàn)由于溫度變化引起的跳模現(xiàn)象，造成相位不穩(wěn)定和光譜的波動。 ②通過強度調(diào)制器和相位調(diào)制器級聯(lián)產(chǎn)生脈沖。但是由于強度調(diào)制器產(chǎn)生的脈沖占空比相對大，因此線性壓縮后的脈沖有比較大的基座，消光比較低。③基于光纖非線性壓縮產(chǎn)生脈沖。這種方法需要大功率摻鉺光纖放大器(EDFA)和長距離的光纖，產(chǎn)生的脈沖信噪比不高。因此，上述三種脈沖產(chǎn)生方法均難以在高速OTDM系統(tǒng)中普遍應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，以產(chǎn)生具有重復(fù)頻率高、脈沖窄、消光比高、基座小、相位穩(wěn)定性高的光源。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，包括連續(xù)光光源，用于產(chǎn)生光信號；電吸收調(diào)制單元，所述電吸收調(diào)制單元的輸入端與所述連續(xù)光光源的輸出端光學(xué)連接，用于調(diào)制所述連續(xù)光光源輸出的光信號，產(chǎn)生相對窄的光脈沖信號；相位調(diào)制單元，所述相位調(diào)制單元的輸入端與所述電吸收調(diào)制單元的輸出端光學(xué)連接，用于對所述經(jīng)電吸收調(diào)制單元調(diào)制后的光脈沖信號進行相位調(diào)制，引入負啁啾；色散補償單元，所述色散補償單元的輸入端與所述相位調(diào)制單元的輸出端光學(xué)連接，用于對相位調(diào)制后的光脈沖信號進行線性啁啾補償，產(chǎn)生更窄的光脈沖信號。優(yōu)選地，所述裝置還包括光放大器，光學(xué)連接于所述電吸收調(diào)制單元的輸出端和所述相位調(diào)制單元的輸入端之間，用于放大經(jīng)電吸收調(diào)制單元調(diào)制后的光脈沖信號。優(yōu)選地，所述裝置還包括濾波器，光學(xué)連接于所述光放大器的輸出端和所述相位調(diào)制單元的輸入端之間，用于對經(jīng)光放大器放大后的光脈沖信號進行濾波。優(yōu)選地，所述裝置還包括偏振控制器，設(shè)于所述相位調(diào)制單元的信號輸入端之前， 用于調(diào)整入射至所述相位調(diào)制單元的光脈沖信號的偏振態(tài)。優(yōu)選地，所述裝置還包括微波源，用于產(chǎn)生裝置所需的射頻時鐘信號；第一功分器，用于將所述微波源產(chǎn)生的射頻時鐘信號分配至所述電吸收調(diào)制單元和所述相位調(diào)制單元。優(yōu)選地，所述裝置還包括第二功分器，用于將分配至所述相位調(diào)制單元的射頻時鐘信號分配成兩路。優(yōu)選地，所述電吸收調(diào)制單元包括直流偏置電壓，用于產(chǎn)生直流信號；偏置器，加載有射頻時鐘信號和所述直流偏置電壓產(chǎn)生的直流信號，用于合并所述射頻時鐘信號和所述直流信號；電吸收調(diào)制器，加載有所述偏置器合并后輸出的信號，用于對所述連續(xù)光光源輸出的光信號進行調(diào)制，以產(chǎn)生相對窄的光脈沖信號。優(yōu)選地，所述電吸收調(diào)制單元還包括對加載在所述偏置器上的射頻時鐘信號進行放大的第一電放大器。優(yōu)選地，所述相位調(diào)制單元包括移相器，加載有射頻時鐘信號，用于改變所述射頻時鐘信號的相位，以輸出與加載在所述電吸收調(diào)制單元的射頻時鐘信號同步的射頻時鐘信號；第二電放大器，用于放大所述移相器輸出的射頻時鐘信號；相位調(diào)制器，用于通過所述放大的射頻時鐘信號對輸入的光脈沖信號進行調(diào)制， 引入負啁啾。優(yōu)選地，所述裝置設(shè)有兩個相位調(diào)制單元，所述兩個相位調(diào)制單元的相位調(diào)制器級聯(lián)設(shè)置。優(yōu)選地，所述連續(xù)光光源產(chǎn)生的光信號波長連續(xù)可調(diào)。優(yōu)選地，所述電吸收調(diào)制器為偏振不敏感調(diào)制器。優(yōu)選地，所述微波源為低相噪微波源。(三)有益效果本發(fā)明的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置能夠產(chǎn)生高消光比、小基座、窄脈寬、相位穩(wěn)定、 波長可調(diào)的脈沖，可以直接用于高速的相位調(diào)制信號的光傳輸系統(tǒng)中，并且本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，簡單容易操作。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例超短脈沖光源產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖加和圖2b分別為根據(jù)本發(fā)明實施例經(jīng)過電吸收調(diào)制單元調(diào)制后光脈沖信號的光譜圖和波形圖3a和圖北分別為根據(jù)本發(fā)明實施例經(jīng)過色散補償后輸出的光脈沖信號的光譜圖和波形圖；圖如為將本發(fā)明實施例產(chǎn)生的脈沖序列經(jīng)過I/Q調(diào)制器進行差分正交相移鍵控 (DQPSK)調(diào)制后，復(fù)用到160(ibaUd，解復(fù)用和解調(diào)后得到的I路清晰的眼圖；圖4b為將本發(fā)明實施例產(chǎn)生的脈沖序列經(jīng)過I/Q調(diào)制器進行DQPSK調(diào)制后，復(fù)用到160(ibaud，解復(fù)用和解調(diào)后得到的Q路清晰的眼圖。其中1 連續(xù)光光源；2 電吸收調(diào)制單元；3 相位調(diào)制單元；4 色散補償單元；5 光放大器；6 濾波器；7 偏振控制器；8 微波源；9 第一功分器；10 第二功分器；21 直流偏置電壓；22 偏置器；23 電吸收調(diào)制器；24 第一電放大器；31 移相器；32 第二電放大器；33 相位調(diào)制器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明如下。圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例超短脈沖光源產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本實施例所述超短脈沖光源產(chǎn)生裝置包括連續(xù)光光源1，例如為波長可調(diào)諧的連續(xù)光激光器，用于產(chǎn)生光信號；電吸收調(diào)制單元2，所述電吸收調(diào)制單元2的輸入端與所述連續(xù)光光源1的輸出端光學(xué)連接，用于調(diào)制所述連續(xù)光光源1輸出的光信號，產(chǎn)生相對窄的光脈沖信號；相位調(diào)制單元3，所述相位調(diào)制單元3的輸入端與所述電吸收調(diào)制單元2的輸出端光學(xué)連接，用于對所述經(jīng)電吸收調(diào)制單元2調(diào)制后的光脈沖信號進行相位調(diào)制，引入負啁啾；色散補償單元4，所述色散補償單元4的輸入端與所述相位調(diào)制單元3的輸出端光學(xué)連接，用于對相位調(diào)制后的光脈沖信號進行線性啁啾補償，產(chǎn)生更窄的光脈沖信號。所述裝置還包括光放大器5，例如低噪聲的摻鉺光纖放大器，其光學(xué)連接于所述電吸收調(diào)制單元2的輸出端和所述相位調(diào)制單元3的輸入端之間，用于放大經(jīng)電吸收調(diào)制單元2調(diào)制后的光脈沖信號。所述裝置還包括濾波器6，例如帶通濾波器，光學(xué)連接于所述光放大器5的輸出端和所述相位調(diào)制單元3的輸入端之間，用于對經(jīng)光放大器5放大后的光脈沖信號進行濾波， 以濾除光脈沖信號中含有的所述光放大器5的自發(fā)輻射噪聲(ASE)。所述裝置還包括偏振控制器7，設(shè)于所述相位調(diào)制單元3的信號輸入端之前，用于調(diào)整入射至所述相位調(diào)制單元3的光脈沖信號的偏振態(tài)，使得所述光脈沖信號對準(zhǔn)所述相位調(diào)制單元3輸入端的軸。所述裝置還包括微波源8，用于產(chǎn)生裝置所需的射頻時鐘信號；第一功分器9，用于將所述微波源8產(chǎn)生的射頻時鐘信號分配至所述電吸收調(diào)制單元2和所述相位調(diào)制單元3。所述裝置還包括第二功分器10，用于將分配至所述相位調(diào)制單元3的射頻時鐘信號分配成兩路。所述第一功分器9和第二功分器10可以為功率均勻分配的功分器。
當(dāng)然，本發(fā)明還可以使用其它方法獲得所述電吸收調(diào)制單元2和相位調(diào)制單元3 所需的射頻時鐘信號。所述電吸收調(diào)制單元2包括直流偏置電壓21，用于產(chǎn)生直流信號；偏置器22，加載有射頻時鐘信號和所述直流偏置電壓21產(chǎn)生的直流信號，用于合并所述射頻時鐘信號和所述直流信號；電吸收調(diào)制器23，加載有所述偏置器22合并后輸出的信號，用于對所述連續(xù)光光源1輸出的光信號進行調(diào)制，以產(chǎn)生相對窄的光脈沖信號。所述電吸收調(diào)制單元2還包括對加載在所述偏置器22上的射頻時鐘信號進行放大的第一電放大器對。所述相位調(diào)制單元3包括移相器31，加載有射頻時鐘信號，用于改變所述射頻時鐘信號的相位，以輸出與加載在所述電吸收調(diào)制單元2的射頻時鐘信號同步的射頻時鐘信號；第二電放大器32，輸入端與所述移相器31的輸出端連接，用于放大所述移相器31 輸出的射頻時鐘信號；相位調(diào)制器33，加載有所述第二放大器32輸出的射頻時鐘信號，用于通過所述射頻時鐘信號對輸入的光脈沖信號進行調(diào)制，引入負啁啾。所述裝置設(shè)有兩個相位調(diào)制單元3，所述兩個相位調(diào)制單元3的相位調(diào)制器33級聯(lián)設(shè)置。其中第一級相位調(diào)制器33的輸入端與所述偏振控制器7的輸出端光學(xué)連接，第二級相位調(diào)制器33的輸入端與第一級相位調(diào)制器33的輸出端光學(xué)連接。所述色散補償單元4可以為色散補償光纖，其輸入端與所述第二級的相位調(diào)制器 33的輸出端連接。所述連續(xù)光光源1產(chǎn)生的光信號經(jīng)過所述電吸收調(diào)制單元2調(diào)制后成為相對窄的脈沖光信號；再分別經(jīng)過所述光放大器5放大、所述濾波器6濾波以及所述偏置控制器7調(diào)整偏振態(tài)之后輸入至所述第一級的相位調(diào)制器33 ；所述第一級的相位調(diào)制器33在射頻時鐘信號作用下，使得輸入的光脈沖信號得到相位調(diào)制，引入負啁啾，展寬了光譜；然后所述光脈沖信號進入所述第二級的相位調(diào)制器33，在輸入的射頻時鐘信號的作用下，所述光脈沖信號的光譜進一步得到展寬；最后再經(jīng)過所述色散補償光纖補償線性的啁啾從而實現(xiàn)壓縮脈沖。通過參考以下具體實施例可以更清楚地理解本發(fā)明。所述連續(xù)光光源1輸出波長設(shè)為1550nm、輸出功率為7dBm的光信號進入所述電吸收調(diào)制器23中，加載在所述電吸收調(diào)制器23上的射頻時鐘信號Vp-p = 3V，直流偏置電壓為-1. 2V，所述電吸收調(diào)制器23調(diào)制后輸出的光脈沖信號經(jīng)過作為光放大器5的EDFA 放大至20dBm，再經(jīng)過一 3nm的濾波器6濾除ASE噪聲后，通過偏振控制器7調(diào)節(jié)偏振態(tài)進入兩個級聯(lián)的相位調(diào)制器33，加載在兩個相位調(diào)制器33上的射頻功率均為1W，通過調(diào)節(jié)兩個移相器31使得加載在所述電吸收調(diào)制器23和所述相位調(diào)制器33上的射頻時鐘信號同步，級聯(lián)的兩個相位調(diào)制器33對光脈沖信號進行相位調(diào)制之后，所述光脈沖信號進入作為色散補償單元4的30米長、累計色散為-3. 3ps/nm的色散補償光纖，最后得到壓縮的脈沖。通過光譜儀和500GHz光采樣示波器分別對經(jīng)過所述電吸收調(diào)制器2調(diào)制后的光脈沖信號以及經(jīng)過所述色散補償光纖后的光脈沖信號進行觀測。圖加和2b分別是經(jīng)過所述電吸收調(diào)制器2調(diào)制后的光脈沖信號的光譜圖和波形圖。如圖加和2b可知，所述電吸收調(diào)制器2產(chǎn)生的光脈沖信號的脈沖寬度為6. 7ps，3dB 光譜寬度為0. 59nm?？梢娝鲭娢照{(diào)制器2產(chǎn)生的脈沖比同樣情況下用馬赫曾德爾強度調(diào)制器產(chǎn)生的脈沖(IOps)小，因此產(chǎn)生的脈沖基座小，消光比高。圖3a和北是經(jīng)過所述色散補償光纖后的光脈沖信號的光譜圖和波形圖。如圖加和2b可知，經(jīng)過本實施例裝置處理后可以得到2. Ilps的窄脈沖，其消光比為25. 3dB。從光譜圖上可以看出光信噪比為43dB。完全能夠滿足160(ibaud的OTDM系統(tǒng)應(yīng)用。圖如和4b分別為將本發(fā)明實施例產(chǎn)生的脈沖序列經(jīng)過I/Q調(diào)制器進行DQPSK調(diào)制后、復(fù)用到160(ibaud、解復(fù)用和解調(diào)后得到的I路和Q路清晰的眼圖；由圖如和4b可以看出，本實施例的裝置產(chǎn)生的光脈沖信號相位穩(wěn)定，可以用于相位調(diào)制的系統(tǒng)中。因此本發(fā)明適于用高速的OTDM傳輸系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可以提高系統(tǒng)性能。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括連續(xù)光光源(1)，用于產(chǎn)生光信號；電吸收調(diào)制單元O)，所述電吸收調(diào)制單元( 的輸入端與所述連續(xù)光光源(1)的輸出端光學(xué)連接，用于調(diào)制所述連續(xù)光光源(1)輸出的光信號，產(chǎn)生相對窄的光脈沖信號；相位調(diào)制單元(3)，所述相位調(diào)制單元C3)的輸入端與所述電吸收調(diào)制單元( 的輸出端光學(xué)連接，用于對所述經(jīng)電吸收調(diào)制單元( 調(diào)制后的光脈沖信號進行相位調(diào)制，引入負啁啾；色散補償單元，所述色散補償單元⑷的輸入端與所述相位調(diào)制單元⑶的輸出端光學(xué)連接，用于對相位調(diào)制后的光脈沖信號進行線性啁啾補償，產(chǎn)生更窄的光脈沖信號。
2.如權(quán)利要求1所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置還包括光放大器(5)，光學(xué)連接于所述電吸收調(diào)制單元( 的輸出端和所述相位調(diào)制單元C3)的輸入端之間，用于放大經(jīng)電吸收調(diào)制單元(2)調(diào)制后的光脈沖信號。
3.如權(quán)利要求2所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置還包括濾波器 (6)，光學(xué)連接于所述光放大器(5)的輸出端和所述相位調(diào)制單元(3)的輸入端之間，用于對經(jīng)光放大器( 放大后的光脈沖信號進行濾波。
4.如權(quán)利要求1所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置還包括偏振控制器(7)，設(shè)于所述相位調(diào)制單元(3)的信號輸入端之前，用于調(diào)整入射至所述相位調(diào)制單元(3)的光脈沖信號的偏振態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置還包括微波源(8)，用于產(chǎn)生裝置所需的射頻時鐘信號；第一功分器(9)，用于將所述微波源(8)產(chǎn)生的射頻時鐘信號分配至所述電吸收調(diào)制單元( 和所述相位調(diào)制單元(3)。
6.如權(quán)利要求5所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置還包括第二功分器(10)，用于將分配至所述相位調(diào)制單元(3)的射頻時鐘信號分配成兩路。
7.如權(quán)利要求1或5所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述電吸收調(diào)制單元 ⑵包括直流偏置電壓(21)，用于產(chǎn)生直流信號；偏置器(22)，加載有射頻時鐘信號和所述直流偏置電壓產(chǎn)生的直流信號，用于合并所述射頻時鐘信號和所述直流信號；電吸收調(diào)制器(23)，加載有所述偏置器02)合并后輸出的信號，用于對所述連續(xù)光光源(1)輸出的光信號進行調(diào)制，以產(chǎn)生相對窄的光脈沖信號。
8.如權(quán)利要求7所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述電吸收調(diào)制單元(2) 還包括對加載在所述偏置器0 上的射頻時鐘信號進行放大的第一電放大器04)。
9.如權(quán)利要求1或5或6所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述相位調(diào)制單元(3)包括移相器(31)，加載有射頻時鐘信號，用于改變所述射頻時鐘信號的相位，以輸出與加載在所述電吸收調(diào)制單元的射頻時鐘信號同步的射頻時鐘信號；第二電放大器(32)，用于放大所述移相器(31)輸出的射頻時鐘信號；相位調(diào)制器(33)，用于通過所述放大的射頻時鐘信號對輸入的光脈沖信號進行調(diào)制，引入負啁啾。
10.如權(quán)利要求9所述的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置設(shè)有兩個相位調(diào)制單元(3)，所述兩個相位調(diào)制單元(3)的相位調(diào)制器(3 級聯(lián)設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超短脈沖光源產(chǎn)生裝置，包括連續(xù)光光源，用于產(chǎn)生光信號；電吸收調(diào)制單元，用于調(diào)制所述連續(xù)光光源產(chǎn)生的光信號，產(chǎn)生相對窄的光脈沖信號；相位調(diào)制單元，用于對所述經(jīng)電吸收調(diào)制單元調(diào)制后的光脈沖信號進行相位調(diào)制，引入負啁啾；色散補償單元，用于對相位調(diào)制后的光脈沖信號進行線性啁啾補償，產(chǎn)生更窄的光脈沖信號。本發(fā)明的超短脈沖光源產(chǎn)生裝置能夠產(chǎn)生高消光比、小基座、窄脈寬、相位穩(wěn)定、波長可調(diào)的脈沖，可以直接用于高速的相位調(diào)制信號的光傳輸系統(tǒng)中，并且本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，簡單容易操作。
文檔編號G02F1/39GK102393593SQ20111018232
公開日2012年3月28日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者伍劍, 嵇譽, 李巖 申請人:北京郵電大學(xué)