專利名稱：一種具有波長組播功能的全光碼型轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及全光網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種具有波長組播功能的全光碼型轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
隨著視頻點(diǎn)播，網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療等帶寬增強(qiáng)型多媒體業(yè)務(wù)的不斷出現(xiàn)，人們對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求逐年增長，波分復(fù)用(WDM)與時(shí)分復(fù)用(OTDM)是光纖通信系統(tǒng)中兩種最主要的信號復(fù)用方式，前者普遍采用非歸零碼(NRZ)格式，因?yàn)槠渚哂芯o密的通道波長間距，較高的光譜效率，較強(qiáng)的時(shí)間抖動(dòng)和色散容忍度，主要用于城域網(wǎng)和接入網(wǎng)，后者一般采用歸零碼(RZ)格式，因?yàn)槠渚哂行〉恼伎毡?，較高的偏振模色散容忍度，良好的抗線路非線性損傷能力，非常適用于高速率長距離傳輸，主要用于主干網(wǎng)。將波分復(fù)用(WDM)與時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，是未來光子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。在這樣的系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的不同部分將具有不同的信號調(diào)制格式，因此，能夠有機(jī)的將光網(wǎng)絡(luò)中的不同部分(廣域網(wǎng)/城域網(wǎng)/接入網(wǎng))相結(jié)合的全光網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)日益成為研究熱點(diǎn)，引起人們廣泛關(guān)注。全光NRZ到RZ的碼型轉(zhuǎn)換技術(shù)就是上述全光網(wǎng)絡(luò)接口的關(guān)鍵技術(shù)之一，它能夠有效避免繁冗低效的光電轉(zhuǎn)換，突破傳統(tǒng)電子學(xué)器件的工作速率極限，在光域內(nèi)將適用于在城域網(wǎng)/接入網(wǎng)中傳輸?shù)腘RZ碼轉(zhuǎn)換為適于在廣域網(wǎng)中傳輸?shù)腞Z碼，從而完成從WDM到OTDM的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口功能，因此具有重要的實(shí)用價(jià)值。并且，全光組播能夠同一時(shí)刻將同一信息發(fā)送到多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，可以支持視頻點(diǎn)播，網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療等帶寬增強(qiáng)型多媒體業(yè)務(wù)，對于節(jié)省網(wǎng)絡(luò)成本，提高網(wǎng)絡(luò)效率具有重要作用。目前，實(shí)現(xiàn)全光NRZ到RZ的碼型轉(zhuǎn)換技術(shù)可以分為兩種，第一種是采用光電結(jié)合的方案，主要依靠光電振蕩器，相位調(diào)制器等高頻電子器件，具有設(shè)備昂貴且受電子器件“速率瓶頸”限制等弊端，第二種是采用全光的方式，基于各種非線性光學(xué)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步可分為基于半導(dǎo)體光放大器中交叉增益調(diào)制，交叉相位調(diào)制，交叉偏振調(diào)制，四波混頻效應(yīng)；基于色散位移高非線 性光纖中交叉相位調(diào)制，交叉偏振調(diào)制，四波混頻效應(yīng)，基于周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)中級聯(lián)和頻/差頻產(chǎn)生效應(yīng)，基于硅納米線中的交叉相位調(diào)制或四波混頻效應(yīng)，基于硅基微環(huán)諧振器的窄帶濾波效應(yīng)等。其中，四波混頻效應(yīng)具有對信號比特率和調(diào)制格式透明的優(yōu)點(diǎn)，因此倍受關(guān)注。它進(jìn)一步可分為兩類，第一類是采用單個(gè)信號光和泵浦光，同時(shí)提高其輸入功率，利用高階四波混頻效應(yīng)連同光纖中的各種非線性效應(yīng)，產(chǎn)生多個(gè)新頻率分量，實(shí)現(xiàn)單到多的NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換，另一種為利用多個(gè)信號光與泵浦光相互作用，僅基于一階四波混頻效應(yīng)，產(chǎn)生多個(gè)四波混頻邊帶，完成單到多的NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換。但半導(dǎo)體光放大器中四波混頻效應(yīng)效率低下，傳統(tǒng)色散位移高非線性光纖又需要將泵浦光與信號光設(shè)置在光纖零色散波長附近，來滿足相位匹配條件，限制了碼型轉(zhuǎn)換技術(shù)的靈活性。新出現(xiàn)的光子晶體光纖，由在二維方向上緊密排列的納米級微孔組成，通過改變微孔的形狀和尺寸，可以靈活控制光纖的色散和非線性特性，完全避免了傳統(tǒng)光纖的弊端，非常適于用作全光信號處理器件。同時(shí)，由于是全光纖結(jié)構(gòu)，完全基于光纖中的三階非線性機(jī)理工作，具有結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，性能可靠，且易于與現(xiàn)有的商用化超高速光纖通信系統(tǒng)連接等優(yōu)點(diǎn)，非常具有發(fā)展前途。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種具有波長組播功能的全光碼型轉(zhuǎn)換裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種具有波長組播功能的全光碼型轉(zhuǎn)換裝置，包括RF信號源、鎖模半導(dǎo)體激光器、摻鉺光纖放大器、第一濾波器、偏振控制器PC1、偏振控制器PC2、過高功率摻鉺光纖放大器、光子晶體光纖、第二濾波器、第三濾波器；RF信號源用于發(fā)出重復(fù)頻率為IOGHz的射頻信號，鎖模半導(dǎo)體激光器用于對所述射頻信號進(jìn)行主動(dòng)鎖模，并發(fā)出重復(fù)頻率為IOGHz的超短脈沖序列充當(dāng)泵浦光，摻鉺光纖放大器用于對泵浦光進(jìn)行功率放大，第一濾波器用于對功率放大后的泵浦光濾出自發(fā)輻射噪聲，偏振控制器PC2用于調(diào)節(jié)泵浦光的偏振態(tài)，偏振控制器PCl用于調(diào)節(jié)待轉(zhuǎn)換的NRZ信號的偏振態(tài)；待轉(zhuǎn)換的NRZ信號光與泵浦光耦合后注入過高功率摻鉺光纖放大器進(jìn)行功率放大，50米光子晶體光纖用于發(fā)生四波混頻效應(yīng)，第二濾波器、第三濾波器用于濾出邊帶。本實(shí)用新型針對超高速光子網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景，提出一種碼型轉(zhuǎn)換裝置，采用新型光纖中的非線性光學(xué)原理，一方面突破了 “光電光”碼型轉(zhuǎn)換器的速率限制，另一方面克服了基于半導(dǎo)體光放大器、電吸收調(diào)制器、周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)效率低，插損大，傳統(tǒng)高非線性光纖波長設(shè)置不靈活的弊端，具有轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、工作波長范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，還能完成全光波長組播功能 ，能夠支持先進(jìn)WDM/0TDM混合光子網(wǎng)絡(luò)中的多媒體業(yè)務(wù)，具有重要的實(shí)用價(jià)值。本實(shí)用新型利用色散平坦高非線性光子晶體光纖中的四波混頻效應(yīng)，首次實(shí)現(xiàn)了速率為lOGbit/s的NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)的碼型轉(zhuǎn)換器工作波長寬帶可調(diào)諧，且在碼型轉(zhuǎn)換的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了波長轉(zhuǎn)換和雙通道波長組播功能，對于超高速WDM/0TDM混合光子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重要作用。

圖1為基于四波混頻效應(yīng)的NRZ-RZ碼型轉(zhuǎn)換器工作原理圖；圖2為基于四波混頻效應(yīng)的NRZ-RZ碼型轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖3為基于高非線性光子晶體光纖中四波混頻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)碼型轉(zhuǎn)換的實(shí)例裝置；
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種能實(shí)現(xiàn)全光NRZ到RZ的碼型轉(zhuǎn)換方法，且在碼型轉(zhuǎn)換的同時(shí)能夠完成全光組播功能，具體原理如圖1:攜帶數(shù)據(jù)信息的信號光由波長為λ s的連續(xù)光經(jīng)調(diào)制產(chǎn)生，為NRZ碼數(shù)據(jù)流，泵浦光為波長λρ的窄脈寬光脈沖序列，可看做占空比較小的比特全“1”RZ碼，將兩者耦合，進(jìn)一步功率放大后注入高線性光子晶體光纖，由于光子晶體光纖色散平坦，在較寬波長范圍內(nèi)均可滿足相位匹配條件，發(fā)生明顯四波混頻效應(yīng)，導(dǎo)致在信號光和泵浦光兩側(cè)產(chǎn)生兩束閑頻光，由于泵浦光為比特全“I”超短光脈沖，不攜帶任何信息，而四波混頻作用又相當(dāng)于一個(gè)“與”門，因此，導(dǎo)致兩個(gè)邊帶所含信息與信號光完全相同，只是因?yàn)楸闷止鉃檎伎毡认鄬^小的窄脈沖，使得閑頻光對應(yīng)的數(shù)據(jù)碼型由原始信號光中的NRZ變?yōu)镽Z碼，實(shí)現(xiàn)了單到雙的碼型轉(zhuǎn)換。圖1中左圖，(a)為發(fā)生四波混頻前、(b)為發(fā)生四波混頻后的頻域光譜，右圖(c) (d) (e) (f)為對應(yīng)時(shí)域信號光λ s，泵浦光λ ρ,閑頻光λ Il和閑頻光λ 12的時(shí)域波形。本實(shí)用新型的碼型轉(zhuǎn)換裝置如圖2所示，RF信號源發(fā)出重復(fù)頻率為IOGHz的射頻信號，注入鎖模半導(dǎo)體激光器對其進(jìn)行主動(dòng)鎖模，鎖模 半導(dǎo)體激光器發(fā)出重復(fù)頻率為IOGHz的超短脈沖序列充當(dāng)泵浦光，脈寬為1.9ps，中心波長為λ ρ，在摻鉺光纖放大器(EDFA)對泵浦光進(jìn)行功率放大，隨后使用濾波器I濾出自發(fā)輻射噪聲，隨后經(jīng)過偏振控制器PC2后，與待轉(zhuǎn)換的NRZ信號光耦合，NRZ信號光支路上的偏振控制器PCl用來調(diào)節(jié)該光束的偏振態(tài)，以保證兩束光在高非線性光子晶體光纖中四波混頻效果最佳。二者耦合后注入過高功率摻鉺光纖放大器(HP-EDFA，Keopsys公司生產(chǎn)，工作波長范圍1535nm_1565nm，飽和輸出功率34dBm，噪聲指數(shù)小于6dB)進(jìn)行功率放大，后進(jìn)入50米光子晶體光纖，由于信號光與泵浦光功率較高(功率25dBm)，在光子晶體光纖中發(fā)生四波混頻效應(yīng)，在其兩側(cè)產(chǎn)生兩個(gè)邊帶，使用兩個(gè)窄帶光學(xué)濾波器(濾波器2和濾波器3)將邊帶分別濾出，便得到碼型轉(zhuǎn)換信號，同時(shí)，完成了波長轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了波長組播功能。本實(shí)用新型采用新型色散平坦高非線性光子晶體光纖作為核心器件，光纖較大的非線性系數(shù)大大縮短了所需光纖長度，使得所實(shí)用新型的碼型轉(zhuǎn)換器與傳統(tǒng)光纖相比，抗振動(dòng)、偏振性能增強(qiáng)，系統(tǒng)更易集成，同時(shí)，使用較小的輸入功率便可產(chǎn)生較強(qiáng)的非線性系數(shù)，大大降低了系統(tǒng)功耗。另一方面，由于所采用光纖色散平坦，其在較寬波長范圍內(nèi)均有明顯四波混頻效應(yīng)，使得所設(shè)計(jì)的碼型轉(zhuǎn)換器在19納米范圍內(nèi)寬帶波長可調(diào)諧，且具有雙通道波長組播功能，最優(yōu)組播信號ER和Q因子分別高于IOdB和7，整個(gè)系統(tǒng)為全光纖結(jié)構(gòu)，便于與現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)連接。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種具有波長組播功能的全光碼型轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括RF信號源、鎖模半導(dǎo)體激光器、摻鉺光纖放大器、第一濾波器、偏振控制器PC1、偏振控制器PC2、過高功率摻鉺光纖放大器、光子晶體光纖、第二濾波器、第三濾波器；RF信號源用于發(fā)出重復(fù)頻率為IOGHz的射頻信號，鎖模半導(dǎo)體激光器用于對所述射頻信號進(jìn)行主動(dòng)鎖模，并發(fā)出重復(fù)頻率為IOGHz的超短脈沖序列充當(dāng)泵浦光，摻鉺光纖放大器用于對泵浦光進(jìn)行功率放大，第一濾波器用于對功率放大后的泵浦光濾出自發(fā)輻射噪聲，偏振控制器PC2用于調(diào)節(jié)泵浦光的偏振態(tài)，偏振控制器PCl用于調(diào)節(jié)待轉(zhuǎn)換的NRZ信號的偏振態(tài)；待轉(zhuǎn)換的NRZ信號光與泵浦光耦合后注入過高功率摻鉺光纖放大器進(jìn)行功率放大，50米光子晶體光纖用于發(fā)生四波混頻效應(yīng)，第二濾波器 、第三濾波器用于濾出邊帶。
專利摘要本實(shí)用新型公開了具有波長組播功能的全光碼型轉(zhuǎn)換裝置，RF信號源發(fā)出重復(fù)頻率為10GHz的射頻信號，注入鎖模半導(dǎo)體激光器對其進(jìn)行主動(dòng)鎖模，鎖模半導(dǎo)體激光器發(fā)出重復(fù)頻率為10GHz的超短脈沖序列充當(dāng)泵浦光，摻鉺光纖放大器對泵浦光進(jìn)行功率放大后，使用濾波器1濾掉自發(fā)輻射噪聲，泵浦光經(jīng)過偏振控制器PC2后，與待轉(zhuǎn)換的NRZ信號光耦合，NRZ信號光支路上的偏振控制器PC1用來調(diào)節(jié)該光束的偏振態(tài)；二者耦合后注入過高功率摻鉺光纖放大器進(jìn)行功率放大，進(jìn)入50米光子晶體光纖，信號光與泵浦光在光子晶體光纖中發(fā)生四波混頻效應(yīng)，使用兩個(gè)窄帶光學(xué)濾波器將邊帶分別濾出，便得到碼型轉(zhuǎn)換信號，同時(shí)完成了波長轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了波長組播功能。
文檔編號H04B10/299GK203119913SQ20122013033
公開日2013年8月7日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者惠戰(zhàn)強(qiáng), 鞏稼民 申請人:西安郵電學(xué)院