本發(fā)明屬于光信息處理技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種光控光pam信號再生裝置。

背景技術(shù)：

光纖通信系統(tǒng)中，光信號在傳輸過程中受到光纖色散、光纖非線性效應(yīng)、光放大器的ase噪聲積累以及信道間的相互作用等因素影響，從而導(dǎo)致光信號的劣化，并最終限制了系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率和距離。因此，需要對劣化信號進行再生處理。傳統(tǒng)的光電光再生方式雖然已經(jīng)相當(dāng)成熟，但由于存在“電子瓶頸”，難以滿足日益增長的更高速數(shù)據(jù)傳輸要求。光控光的全光再生技術(shù)被認為是解決這一問題的終極目標(biāo)。

另一方面，隨著云計算、大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)等應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，核心網(wǎng)的傳輸帶寬需求不斷提升，信道容量對頻譜效率提出了更高的要求。隨著pam格式的高階調(diào)制信號在光纖通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心長距離光互聯(lián)中越來越多的應(yīng)用，很快就會面臨著pam信號全光再生的技術(shù)問題。目前，全光再生器設(shè)計方案大多是針對傳統(tǒng)ook信號的，不能用于pam信號的再生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光控光pam信號再生裝置，通過對劣化光pam信號進行再整形處理，得到再生后的高質(zhì)量光pam信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、再生電平數(shù)可靈活設(shè)計的優(yōu)勢。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種光控光pam信號再生裝置，其特征在于，包括：功率適配單元、光時鐘控制單元和pam整形單元；

所述的功率適配單元對輸入的劣化光pam信號進行放大，使劣化光pam信號的電平調(diào)整到pam整形單元的正常工作點，再輸入至pam整形單元；

所述的光時鐘控制單元包括光時鐘信號產(chǎn)生模塊、可調(diào)光纖延遲線和放大器；其中，光時鐘信號產(chǎn)生模塊又包括激光器光源、幅度調(diào)制器；

激光器光源輸出連續(xù)光至幅度調(diào)制器,再利用電時鐘信驅(qū)動幅度調(diào)制器，使幅度調(diào)制器輸出光時鐘信號，光時鐘信號經(jīng)過放大器放大后輸入至可調(diào)光纖延遲線，并通過可調(diào)光纖延遲線調(diào)節(jié)光時鐘信號的時延使其與輸入至高非線性光纖環(huán)中的劣化光pam信號同步，最后將同步后的光時鐘信號耦合到高非線性光纖環(huán)中；

所述的pam整形單元包括馬赫-曾德爾干涉儀和高非線性光纖環(huán)；馬赫-曾德爾干涉儀由耦合器c1和耦合器c2前后互連組成，在馬赫-曾德爾干涉儀的上臂依次串聯(lián)一光隔離器和一高非線性光纖環(huán)，其下臂串聯(lián)一移相器；

耦合器c1接收到功率適配單元輸出的劣化光pam信號后，將其分成上、下兩路，其中，上路光通過光隔離器輸入至高非線性光纖環(huán)，并在高非線性光纖環(huán)中與來自光時鐘控制單元的光時鐘信號發(fā)生非線性效應(yīng)，產(chǎn)生一個隨著輸入功率變化的非線性相移的光信號；下路光經(jīng)過移相器，產(chǎn)生一個不依賴于輸入功率的固定相移的光信號；上、下兩路光信號耦合到耦合器c2中，并發(fā)生雙光束干涉，耦合輸出再生后的光pam信號。

本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種光控光pam信號再生裝置，包括功率適配單元、光時鐘控制單元和pam整形單元；其中，pam整形單元為再生器的核心，由馬赫-曾德爾干涉儀mzi與高非線性光纖環(huán)nolm組成，需要再生的劣化光pam信號，先通過功率適配單元完成輸入的劣化光pam信號與pam整形單元間的電平匹配，再調(diào)節(jié)光時鐘控制單元輸出的光時鐘信號功率和時延以及mzi結(jié)構(gòu)中的移相器，使pam整形單元正常工作，通過改變nolm結(jié)構(gòu)中高非線性光纖的損耗系數(shù)、光纖長度、非線性系數(shù)等參數(shù)，以及mzi結(jié)構(gòu)中前后耦合器的耦合系數(shù)，設(shè)計出不同電平數(shù)的pam整形單元，進而完成劣化光pam信號的再生；這樣本發(fā)明能夠執(zhí)行再整形和再定時功能，具有再生電平數(shù)可靈活設(shè)計的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是發(fā)明一種光控光pam信號再生裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是光時鐘控光單元結(jié)構(gòu)圖；

圖3是輸入的劣化pam信號波形圖；

圖4是時鐘控制信號波形圖；

圖5是輸出的再生pam信號波形圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。

實施例

為了方便描述，先對具體實施方式中出現(xiàn)的相關(guān)專業(yè)術(shù)語進行說明：

pam(pulseamplitudemodulation):幅度調(diào)制；

nolm(nonlinearfiberloopmirror)非線性光纖環(huán)境；

mzi(mach-zehnderinterferometer)馬赫-曾德爾干涉儀；

圖1是發(fā)明一種光控光pam信號再生裝置的結(jié)構(gòu)圖。

在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種光控光pam信號再生裝置，包括：功率適配單元、光時鐘控制單元和pam整形單元；

其中，功率適配單元對輸入的劣化光pam信號進行放大，使劣化光pam信號的電平調(diào)整到pam整形單元的正常工作點，再輸入至pam整形單元；

如圖2所示，光時鐘控制單元包括光時鐘信號產(chǎn)生模塊、放大器和可調(diào)光纖延遲線；其中，光時鐘信號產(chǎn)生模塊又包括激光器光源、幅度調(diào)制器；

激光器光源輸出連續(xù)光至幅度調(diào)制器，再利用電時鐘信驅(qū)動幅度調(diào)制器，使幅度調(diào)制器輸出光時鐘信號，光時鐘信號經(jīng)過放大器放大后輸入至可調(diào)光纖延遲線，并通過可調(diào)光纖延遲線調(diào)節(jié)光時鐘信號的時延使其與輸入至nolm中的劣化光pam信號同步，最后將同步后的光時鐘信號耦合到nolm中；

在本實施例中，光時鐘控制單元與高非線性光纖環(huán)之間可增加一波分復(fù)用器，通過波分復(fù)用器將同步后的光時鐘信號耦合到高非線性光纖環(huán)中；

光時鐘控制單元生成光時鐘信號的功率大小依賴于nolm結(jié)構(gòu)中的高非線性光纖的非線性系數(shù)及其長度；

光時鐘控制單元的輸出信號用于控制nolm結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)光時鐘控制單元輸出的光時鐘信號的功率和時延，能夠?qū)崿F(xiàn)光pam信號的再生功能；

pam整形單元包括馬赫-曾德爾干涉儀mzi和高非線性光纖環(huán)nolm；mzi由耦合器c1和耦合器c2前后互連組成，在mzi的上臂依次串聯(lián)一光隔離器和一nolm，其下臂串聯(lián)一移相器；pam整形單元的整形功能實現(xiàn)需要移相器與光時鐘控制單元配合使用；

耦合器c1接收到功率適配單元輸出的劣化光pam信號后，將其分成上、下兩路，其中，上路光通過光隔離器輸入至nolm，并在nolm中與來光時鐘控制單元的光時鐘信號發(fā)生非線性效應(yīng)，產(chǎn)生一個隨著輸入功率變化的非線性相移的光信號；下路光經(jīng)過移相器，產(chǎn)生一個不依賴于輸入功率的固定相移的光信號；上、下兩路光信號耦合到耦合器c2中，并發(fā)生雙光束干涉，耦合輸出再生后的光pam信號。

在本實施例中，通過改變nolm結(jié)構(gòu)中高非線性光纖的損耗系數(shù)、光纖長度、非線性系數(shù)等參數(shù)，以及mzi結(jié)構(gòu)中前后耦合器的耦合系數(shù)和移相器，可以設(shè)計出具有不同再生電平數(shù)的光控光pam信號再生器。

實例

下面通過舉例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

設(shè)輸入的劣化光pam信號如圖3所示，其滿足：符號速率為10gbaud，占空比為0.5，各電平功率分別為0.375w、0.625w、0.875w、1.125w,平均歸一化幅度噪聲抖動

pam整形單元的結(jié)構(gòu)為圖1所示結(jié)構(gòu)，在本實施例中，為實現(xiàn)上述4電平劣化光pam信號的整形，我們選取損耗系數(shù)為α＝0.21km^-1、非線性系數(shù)為γ＝12w^-1/km的高非線性光纖，在此基礎(chǔ)上其它的優(yōu)化參數(shù)采用光纖長度l＝3km、移相器δφ＝3/2π、前后耦合器的系數(shù)分別為ρ1＝5.90％和ρ2＝98.95％。在上述pam整形單元的優(yōu)化參數(shù)下，該pam整形單元能夠?qū)β史謩e為0.75w、1.25w、1.75w和2.25w的四個電平劣化光pam信號執(zhí)行整形功能。

光時鐘控制單元的結(jié)構(gòu)為圖2所示結(jié)構(gòu)，在本實施案例中，光時鐘控制單元輸出的光時鐘信號為周期性rz方波脈沖信號，如圖4所示，為了使pam整形單元能夠執(zhí)行整形功能，光時鐘控制單元輸出的光時鐘控制信號脈沖的峰值功率應(yīng)設(shè)置為0.353w，占空比等于0.5。

功率適配單元的增益調(diào)節(jié)到g＝2時，可使劣化光pam信號的四個電平0.375w、0.625w、0.875w、1.125w放大至pam整形單元的輸入電平0.75w、1.25w、1.75w和2.25w，從而執(zhí)行劣化光pam信號的再生功能。

利用如圖1所示的一種光控光pam信號再生裝置，其再生功能的具體執(zhí)行流程如下：輸入電平分別為0.375w、0.625w、0.875w、1.125w的劣化光pam信號，首先經(jīng)過增益為g＝2的功率適配單元，將功率調(diào)整到pam整形單元的工作點；功率匹配后的pam信號通過耦合系數(shù)為5.90％的前置耦合器c1,再將劣化光pam信號分成上、下兩路，上路光在nolm中與來自光時鐘控制單元的光時鐘信號發(fā)生非線性效應(yīng)，產(chǎn)生一個隨輸入功率變化的非線性相移的光，在本實施例中，來自光時鐘控制單元的光時鐘信號通過波分復(fù)用器耦合到nolm中，其中，光時鐘信號為峰值功率等于0.353w、占空比等于0.5的rz方波脈沖；下路光經(jīng)過移相器，產(chǎn)生一個不依賴于輸入功率的固定相移3π/2的光；最后，兩路光在耦合器c2中發(fā)生雙光束干涉，耦合輸出再生后的光pam信號，如圖5所示，由圖5中波形圖可以看出，每個電平上的噪聲得到了不同程度的抑制；同時，由于光時鐘控制單元輸出的是光時鐘信號，在其控制下該光控光pam信號再生裝置輸出的再生信號也經(jīng)過了再定時過程。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。