一種sbs寬帶可調(diào)諧光纖延遲系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種受激布里淵散射的寬帶可調(diào)諧光纖延遲系統(tǒng)，包括：主激光器；第一光耦合器，將激光分成第一束激光和第二束激光；第一可調(diào)光衰減器，調(diào)節(jié)第一束激光的激光功率；第一光環(huán)形器，將第一束激光注入從激光器；從激光器，在第一束激光的激發(fā)下產(chǎn)生非線性光譜光；光放大器，放大泵浦光的功率；第二可調(diào)光衰減器，調(diào)節(jié)泵浦光的功率；第二光環(huán)形器，將泵浦光注入色散位移光纖；馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器，對(duì)第二束激光進(jìn)行微波信號(hào)調(diào)制；光纖布拉格光柵，對(duì)信號(hào)光載波進(jìn)行相位調(diào)制；色散位移光纖，所述信號(hào)光在所述色散位移光纖的傳播過(guò)程中，在泵浦光的受激布里淵散射作用下被延遲。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種SBS寬帶可調(diào)諧光纖延遲系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信和微波光子學(xué)信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光注入半導(dǎo) 體激光器技術(shù)的SBS寬帶可調(diào)諧光纖延遲系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著密集波分復(fù)用技術(shù)、摻鉺光纖放大器和光時(shí)分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展與成熟，光 纖通信技術(shù)正向著超大容量、超長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)發(fā)展，并逐漸向全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)?；?存 儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)"概念的光分組交換是全光網(wǎng)中適合突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向。作為全光路 由中不可或缺的關(guān)鍵器件，光纖延遲線（Fiberdelayline:FDL)相比較其他數(shù)據(jù)緩存方式 具有損耗低、帶寬大、抗干擾、保密性好、動(dòng)態(tài)范圍大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在光信號(hào)處理領(lǐng)域，可 調(diào)FDL可用于光學(xué)均衡器、光邏輯門(mén)、光時(shí)分復(fù)用（0TDM)/解復(fù)用等。此外，在微波光子技 術(shù)中，可調(diào)FDL可用于脈沖編解碼器、各種濾波器、相關(guān)器以及數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中。總之，寬帶 高頻可調(diào)諧FDL不僅是未來(lái)全光網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵器件，也是微波光學(xué)信號(hào)處理的重要手段， 具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 作為新型信號(hào)處理器件的光纖延遲線最初主要基于"光開(kāi)關(guān)+光纖段（或光纖 環(huán)）"的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但延遲量只能離散調(diào)節(jié)，無(wú)法滿足需要對(duì)延遲量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)的一 些應(yīng)用，例如脈沖序列的精確同步、高速0TDM等。通過(guò)增加材料的正常色散可以減小光信 號(hào)群速度，從而實(shí)現(xiàn)光纖延遲的可控慢光技術(shù)近年來(lái)引起了廣泛研究。早期的慢光實(shí)現(xiàn)技 術(shù)包括電磁感應(yīng)透明、相干布居數(shù)振蕩等，但此類(lèi)技術(shù)通常需要極端的實(shí)驗(yàn)條件或較長(zhǎng)的 響應(yīng)時(shí)間。而光纖中的受激光放大（參量放大、受激布里淵放大、受激拉曼放大）具有室溫 下工作、波長(zhǎng)選擇靈活性大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，非常適于制作連續(xù)可調(diào)的FDL。其中通過(guò)光纖 中的布里淵散射（SBS)實(shí)現(xiàn)慢光控制，由于泵浦光功率低、與現(xiàn)有光纖系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)，受 到了廣泛研究。
[0004] 然而，單模石英光纖中的本征布里淵增益帶寬僅約35MHz，因而準(zhǔn)單色光泵浦下， 斯托克斯光脈沖獲得延遲的同時(shí)存在嚴(yán)重失真，無(wú)法滿足寬帶系統(tǒng)的應(yīng)用要求。通過(guò)調(diào)制 泵浦信號(hào)可增加增益帶寬，不同速率和碼型的信號(hào)調(diào)制可塑造不同形狀的SBS增益譜，然 而SBS增益譜不平坦仍會(huì)導(dǎo)致脈沖頻譜改變，從而引起脈沖畸變，降低FDL系統(tǒng)性能。所以， 寬且平坦的SBS增益譜產(chǎn)生是實(shí)現(xiàn)高頻寬帶微波信號(hào)的無(wú)畸變時(shí)延的重要條件。
[0005] 研究發(fā)現(xiàn)，采用多譜線結(jié)構(gòu)泵浦光可實(shí)現(xiàn)寬且平坦的SBS增益譜，但多譜線泵浦 的產(chǎn)生通常是基于多級(jí)幅度或相位調(diào)制，系統(tǒng)較為復(fù)雜，且產(chǎn)生的譜線個(gè)數(shù)有限，嚴(yán)重影響 寬帶信號(hào)的時(shí)延特性。本發(fā)明專(zhuān)利基于光注入半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的周期振蕩作為多譜線泵 浦光；并利用周期振蕩光譜的頻譜位置、頻率間隔與功率分配可調(diào)特性，實(shí)現(xiàn)寬帶高頻微波 信號(hào)的可調(diào)諧延遲。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)上述情況，提供了一種基于光注入半導(dǎo)體激光器技術(shù)的SBS寬帶可調(diào) 諧光纖延遲系統(tǒng)，通過(guò)光注入激發(fā)非線性寬帶光譜作為泵浦光，調(diào)節(jié)注入光強(qiáng)與主、從激光 器的頻率間隔，得到寬且平坦的SBS增益譜，解決了寬帶高頻微波信號(hào)延遲畸變與可調(diào)諧 延遲的問(wèn)題。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種受激布里淵散射的寬帶可調(diào) 諧光纖延遲系統(tǒng)，其特征在于，
[0008] 包括：
[0009] 主激光器，用于產(chǎn)生激光；
[0010] 第一光耦合器，用于將所述激光分成第一束激光和第二束激光；
[0011] 第一可調(diào)光衰減器，用于調(diào)節(jié)所述第一束激光的激光功率；
[0012] 第一光環(huán)形器，用于將第一束激光注入至從激光器，其還將從激光器產(chǎn)生的泵浦 光輸出至光放大器；
[0013] 從激光器，其在第一束激光的激發(fā)下產(chǎn)生非線性光譜，作為受激布里淵散射的泵 浦光；
[0014] 光放大器，用于放大所述泵浦光的功率；
[0015] 第二可調(diào)光衰減器，用于調(diào)節(jié)功率放大后的所述泵浦光的功率；
[0016] 第二光環(huán)形器，用于將被第二可調(diào)衰減器調(diào)節(jié)功率后的所述泵浦光注入色散位移 光纖；
[0017] 馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器，其用于對(duì)第二束激光進(jìn)行微波信號(hào)調(diào)制，產(chǎn)生信號(hào)光；
[0018] 光纖布拉格光柵，用于對(duì)信號(hào)光載波進(jìn)行相位調(diào)制，并輸出至色散位移光纖；
[0019] 色散位移光纖，所述信號(hào)光在所述色散位移光纖的傳播過(guò)程中，在所述功率放大 后的泵浦光的受激布里淵散射作用下被延遲，延遲后的信號(hào)光經(jīng)由第二光環(huán)形器輸出。
[0020] 利用本發(fā)明提供的基于光注入半導(dǎo)體激光器技術(shù)的SBS寬帶可調(diào)諧光纖延遲系 統(tǒng)，采用光注入半導(dǎo)體激光器的方式，產(chǎn)生多譜線結(jié)構(gòu)或混沌泵浦光，展寬了SBS增益帶 寬，調(diào)節(jié)光注入系統(tǒng)各種參數(shù)，可獲得寬且平坦的SBS增益譜，從而減小了高頻微波信號(hào)延 遲的畸變。
[0021] 利用本發(fā)明提供的基于光注入半導(dǎo)體激光器技術(shù)的SBS寬帶可調(diào)諧光纖延遲線， 利用光注入半導(dǎo)體激光器非線性動(dòng)態(tài)特性的可調(diào)諧性，通過(guò)調(diào)節(jié)光注入系統(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)泵浦 光波長(zhǎng)、功率的調(diào)諧，從而實(shí)現(xiàn)光纖延遲線系統(tǒng)信號(hào)光波長(zhǎng)靈活選擇、延遲量的連續(xù)可調(diào) 諧。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明提供的基于光注入半導(dǎo)體激光器技術(shù)的SBS寬帶可調(diào)諧光纖延遲系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是受激布里淵散射（SBS)慢光效應(yīng)的增益與延時(shí)譜圖；
[0024] 圖3是光載RF信號(hào)的分離載波延遲（SCT)原理圖；
[0025] 1主激光器
[0026] 2光稱(chēng)合器
[0027] 3可調(diào)光衰減器
[0028] 4光環(huán)形器
[0029] 5從激光器
[0030] 6光隔離器
[0031] 7光放大器
[0032] 8光耦合器
[0033] 9光譜分析儀
[0034] 10可調(diào)光衰減器
[0035] 11馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器
[0036] 12光纖布拉格光柵
[0037] 13色散位移光纖
[0038] 14光環(huán)形器
[0039] 15光電探測(cè)器
[0040] 16矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

【具體實(shí)施方式】
[0041] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0042] 圖1是本發(fā)明提供的基于光注入半導(dǎo)體激光器技術(shù)的SBS寬帶可調(diào)諧光纖延遲系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該SBS寬帶可調(diào)諧光纖延遲線包括：主激光器1、第一、第二 光耦合器2和8、第一、第二可調(diào)光衰減器3和10、第一、第二光環(huán)形器4和14、從激光器5、 光隔離器6、光放大器7、光譜分析儀9、馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器11、光纖布拉格光柵12、色散位 移光纖13、光電探測(cè)器15、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀16。
[0043] 其中，主激光器1的輸出端口連接第一光f禹合器2端口a，其發(fā)出的激光進(jìn)入光奉禹 合器2,光稱(chēng)合器2用于激光分束，將主激光器1發(fā)出的激光分成第一部分光和第二部分光； 主激光器1的第一部分光作為注入激光通過(guò)第一光稱(chēng)合器2端口b，最終注入從激光器5 ; 主激光器1的第二部分光作為RF信號(hào)光載波（0C)通過(guò)第一光耦合器2端口c，最終進(jìn)入馬 赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器11被RF信號(hào)所調(diào)制；光耦合器2端口b連接第一可調(diào)光衰減器3輸入 端，第一可調(diào)光衰減器3用于調(diào)節(jié)注入從激光器5的第一部分激光的功率，其輸出端連接第 一光環(huán)形器4端口a，其輸出的注入激光進(jìn)入第一光環(huán)形器4,且從第一光環(huán)形器4的端口 b輸出；第一光環(huán)形器4的端口b連接從激光器5,使得所述注入光注入從激光器5,激發(fā)從 激光器5的非線性動(dòng)態(tài)特性（即單周期振蕩、倍周期振蕩的等間距多譜線光譜或者混沌光 譜），從激光器5的非線性動(dòng)態(tài)特性與注入激光功率、主激光器1和從激光器5的激光頻率 差有關(guān)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)第一可調(diào)光衰減器3,改變注入從激光器的光功率，同時(shí)調(diào)節(jié)主激光 器1和從激光器5的波長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)從激光器5輸出光譜的頻譜位置、頻率間隔與功率分配的 調(diào)節(jié)，從激光器5輸出的非線性光譜將作為受激布里淵散射的泵浦光，其中主激光器1和從 激光器5均為單模分布式反饋激光器。
[0044] 圖2是受激布里淵散射（SBS)慢光效應(yīng)的增益與延時(shí)譜圖。如圖2所示，受激布 里淵散射在斯托克斯光頻率位置（相對(duì)于泵浦光頻率減小一個(gè)布里淵頻移量QB)產(chǎn)生增 益與強(qiáng)烈的正常色散，導(dǎo)致群折射率變大，斯托克斯光群速度變小，從而產(chǎn)生慢光延遲的效 應(yīng)，然而單模石英光纖中本征布里淵增益帶寬僅約35MHz，因而準(zhǔn)單色光泵浦下，斯托克斯 信號(hào)光獲得延遲的同時(shí)存在嚴(yán)重失真，無(wú)法滿足寬帶系統(tǒng)的應(yīng)用要求。
[0045]在非單色光泵浦的情況下，有效布里淵增益譜=泵浦光光譜*本征布里淵增益 譜，其中*表示卷積，如下式所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種受激布里淵散射的寬帶可調(diào)諧光纖延遲系統(tǒng)，其特征在于，包括： 主激光器，用于產(chǎn)生激光； 第一光稱(chēng)合器，用于將所述激光分成第一束激光和第二束激光； 第一可調(diào)光衰減器，用于調(diào)節(jié)所述第一束激光的激光功率； 第一光環(huán)形器，用于將第一束激光注入至從激光器，其還將從激光器產(chǎn)生的泵浦光輸 出至光放大器； 從激光器，其在第一束激光的激發(fā)下產(chǎn)生非線性光譜，作為受激布里淵散射的泵浦 光； 光放大器，用于放大所述泵浦光的功率； 第二可調(diào)光衰減器，用于調(diào)節(jié)功率放大后的所述泵浦光的功率； 第二光環(huán)形器，用于將被第二可調(diào)衰減器調(diào)節(jié)功率后的所述泵浦光注入色散位移光 纖； 馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器，其用于對(duì)第二束激光進(jìn)行微波信號(hào)調(diào)制，產(chǎn)生信號(hào)光； 光纖布拉格光柵，用于對(duì)信號(hào)光載波進(jìn)行相位調(diào)制，并輸出至色散位移光纖； 色散位移光纖，所述信號(hào)光在所述色散位移光纖的傳播過(guò)程中，在所述功率放大后的 泵浦光的受激布里淵散射作用下被延遲，延遲后的信號(hào)光經(jīng)由第二光環(huán)形器輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述非線性光譜為單周期振蕩或倍周期振蕩的等 間距多譜線光譜，或者是混沌光譜。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一可調(diào)衰減器通過(guò)調(diào)節(jié)第一束激光的激光 功率，同時(shí)調(diào)節(jié)主激光器、從激光器的頻率間隔，以調(diào)節(jié)從激光器輸出的非線性光譜的頻譜 位置、頻率間隔與功率分配。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述主激光器和從激光器均為單模分布式反饋激 光器。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括： 光隔離器，其與第一光環(huán)形器的輸出端連接，用于防止從激光器輸出的光反向進(jìn)入主 激光器。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括： 第二光耦合器，用于將功率放大后的泵浦光分束成第一束泵浦光和第二束泵浦光；所 述第一束泵浦光輸出至光譜分析儀，所述第二束泵浦光輸出至第二可調(diào)光衰減器； 光譜分析儀，用于分析從激光器產(chǎn)生的第二束泵浦光的光譜。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述泵浦光在色散位移光纖中與微波信號(hào)調(diào)制后 的光載波相向傳輸。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，通過(guò)調(diào)節(jié)微波信號(hào)的頻率，使得在馬赫-曾德?tīng)栒{(diào) 制器中，所述泵浦光中邊帶信號(hào)相對(duì)中心波長(zhǎng)頻移一個(gè)布里淵頻移量。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖布拉格光柵用于對(duì)所述信號(hào)光中的光載 波進(jìn)行單獨(dú)延時(shí)，以將受激布里淵散射時(shí)延作用于微波信號(hào)的延遲上。
10. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其還包括： 光電探測(cè)器，用于將延遲后的光載微波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉娦盘?hào)； 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，用于微波電信號(hào)延遲特性分析。
【文檔編號(hào)】G02F1/365GK104330939SQ201410675930
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】李冠鵬, 漆曉瓊, 謝亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所