一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路dpsk信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法，屬于全光信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法包括：兩路DPSK信號(hào)光分別通過調(diào)制器產(chǎn)生后，采用光延時(shí)線去除信號(hào)之間相關(guān)性，通過耦合器進(jìn)入SOA。兩路光信號(hào)在SOA中發(fā)生高階次FWM效應(yīng)，新生成多路閑頻光，產(chǎn)生的閑頻光中各有四路光與輸入的兩路DPSK信號(hào)光所攜帶的相位信息相同，通過對(duì)這部分光進(jìn)行濾波以及接收進(jìn)而完成了在沒有額外泵浦光的條件下同時(shí)對(duì)兩路不同信道DPSK信號(hào)同時(shí)的1-4的信號(hào)組播。此發(fā)明方法尚屬首次在無需額外泵浦條件下對(duì)兩路DPSK信號(hào)同時(shí)完成1-4的信號(hào)組播。
【專利說明】-種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光網(wǎng)絡(luò)中特別是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中利用非線性器件半導(dǎo)體光放大器 (S0A)中的非線性效應(yīng)-高階次四波混頻（FWM)在不需要泵浦光的條件下同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)二路 輸入DPSK信號(hào)進(jìn)行多路輸出的信號(hào)組播的方法，屬于全光信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 全光信號(hào)處理技術(shù)在未來光網(wǎng)絡(luò)中被視為非常具有前景的一項(xiàng)技術(shù)，隨著通信領(lǐng) 域傳輸技術(shù)的發(fā)展，寬帶互聯(lián)網(wǎng)開始普及，信號(hào)傳輸速率和通信容量的提升給人們帶來了 諸多好處，比如視頻會(huì)議、高清電視、遠(yuǎn)程教育等，但同時(shí)也給網(wǎng)絡(luò)帶來了很大的壓力。首當(dāng) 其沖的就是功耗問題，波分復(fù)用系統(tǒng)中，需要有與波長數(shù)量相對(duì)應(yīng)的多路光電、電光信號(hào)轉(zhuǎn) 換電路。另外，電域內(nèi)的路由和交換也有大量的功率消耗。另一方面就是處理速度問題，電 域的處理速度已經(jīng)成為整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)通信的瓶頸，對(duì)信號(hào)在全光的條件下進(jìn)行處理可以有效 的緩解上述問題。因此，全光信號(hào)處理技術(shù)引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，其作為未來光網(wǎng)絡(luò)的 重要支撐技術(shù)，有著廣闊發(fā)展前景和重要現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 作為一種重要的非線性器件，S0A具有非線性效應(yīng)強(qiáng)、動(dòng)態(tài)增益和動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié) 構(gòu)緊湊、易集成等優(yōu)勢(shì)，在全光信號(hào)處理中具有特殊重要的地位。基于S0A的FWM效應(yīng)具有 對(duì)信號(hào)的比特率和調(diào)制格式透明，在很寬的波長范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的增益，且S0A各種弛豫 (載流子密度脈動(dòng)CDP、載流子加熱CH和譜燒孔SHB)時(shí)間短。采用S0A作為非線性介質(zhì)完 成多輸入信道信號(hào)的組播能夠獲得相對(duì)較高的轉(zhuǎn)換效率、較低的輸入信號(hào)功率等額外的優(yōu) 勢(shì)。由于S0A較高的非線性系數(shù)，容易觸發(fā)高階次的FWM效應(yīng)。
[0004] 全光信號(hào)處理技術(shù)的一個(gè)重要領(lǐng)域-全光信號(hào)組播技術(shù)通過把一個(gè)波長上的信 號(hào)有效的組播到多個(gè)波長上，進(jìn)而可以提升網(wǎng)絡(luò)效率和資源利用率，近些年隨著高清電視 業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)遷移等業(yè)務(wù)的廣泛涌現(xiàn)，信號(hào)組播技術(shù)起到越來越重要的作用。 正是由于信號(hào)組播技術(shù)的重要性，近些年來引起了人們廣泛而深入的研究，采用的主要方 法是通過一定數(shù)目的泵浦光和信號(hào)光在各種不同非線性器件中的產(chǎn)生不同的非線性效應(yīng) 來完成。用到的非線性器件包括高非線性光纖（HNLF)、半導(dǎo)體光放大器（S0A)、量子點(diǎn)半導(dǎo) 體光放大器（QD-S0A)、光子晶體光纖（PCF)、硅基波導(dǎo)（Silicon Waveguide)、硅基納米線 (Silicon Nanowire)以及周期性極化銀酸鋰波導(dǎo)（PPLN)等。采用的主要非線性效應(yīng)包括 交叉相位調(diào)制（XPM)、交叉增益調(diào)制（XGM)、四波混頻（FWM)效應(yīng)以及各種級(jí)聯(lián)二階非線性 效應(yīng)，如級(jí)聯(lián)倍頻差頻（cSHG/DFG)效應(yīng)、級(jí)聯(lián)和頻差頻效應(yīng)（cSFG/DFG)等。然而，目前的 信號(hào)組播技術(shù)針對(duì)的都是單一輸入信道信號(hào)的組播，尚未涉及到對(duì)多個(gè)輸入信道信號(hào)的組 播。同時(shí)現(xiàn)有的組播方案都采用了一定數(shù)目的泵浦光，存在泵浦光的開銷?，F(xiàn)有的機(jī)制普 遍存在信號(hào)輸入功率高、轉(zhuǎn)換效率低以及系統(tǒng)復(fù)雜度高等問題。
[0005] 隨著人們對(duì)通信容量和質(zhì)量的要求不斷提高，差分相移鍵控調(diào)制格式（DPSK)由 于其良好的性能成為了光纖通信技術(shù)方面的研究熱點(diǎn)。DPSK調(diào)制方式對(duì)激光器線寬的要 求相對(duì)較低，并且使用結(jié)構(gòu)簡單、基于干涉儀解調(diào)和直接檢測的接收機(jī)。DPSK信號(hào)的頻譜寬 度介于非歸零碼（NRZ)和歸零碼（RZ)之間，比普通的RZ碼的頻譜效率高，可以改進(jìn)色散容 限、非線性容限和偏振模色散容限，增加傳輸距離。和傳統(tǒng)的開關(guān)鍵控（00K)相比，DPSK信 號(hào)可以傳輸更遠(yuǎn)的距離并減少對(duì)光功率的要求。針對(duì)DPSK信號(hào)的組播技術(shù)研究將會(huì)在網(wǎng) 絡(luò)中起到重要作用，同時(shí)針對(duì)多路輸入的組播技術(shù)將進(jìn)一步有效提升網(wǎng)絡(luò)效率和性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法。所述技術(shù)方案如 下：
[0007] -種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法包括：
[0008] 兩路DPSK信號(hào)光通過調(diào)制器產(chǎn)生后同時(shí)注入到S0A中，兩個(gè)光波在S0A相互作用 發(fā)生FWM效應(yīng)，通過設(shè)置合理的注入電流和輸入光功率，低階次和高階次四波混頻效（二 階、三階等）應(yīng)都將會(huì)產(chǎn)生，從而新生成多個(gè)閑頻光。由于FWM的內(nèi)部機(jī)理，新生成的閑頻 光的部分光與輸入的信號(hào)光攜帶相同的信息。從而在二路DPSK信號(hào)光輸入的條件下可以 同時(shí)完成對(duì)這兩路信號(hào)光的分別1-4的組播。整個(gè)過程不需要額外的泵浦光的參與。
[0009] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：采用全光方式進(jìn)行信號(hào)組播，不受電設(shè)備 速率的限制，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，易于操作，同時(shí)對(duì)信號(hào)調(diào)制格式透明。采用S0A作為非線性介 質(zhì)，F(xiàn)WM轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高，容易觸發(fā)高階次四波混頻效應(yīng)，同時(shí)對(duì)信號(hào)的輸入功率要求較 低。整個(gè)組播過程中無需任何額外的泵浦光源，減小了系統(tǒng)開銷。本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路 DPSK信號(hào)在沒有泵浦光的參與下同時(shí)完成一路到四路（1-4)信號(hào)的組播，尚屬業(yè)界首次。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附 圖作簡單的介紹，顯然的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得的更多的附圖。
[0011] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法步 驟流程圖；
[0012] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法的 原理圖；
[0013] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法的 各光波相位的真值表。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述。顯然，所描述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0015] 參見圖1本實(shí)施例一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法步驟流程圖， 包括：
[0016] S101 :待組播的兩路DPSK信號(hào)的產(chǎn)生；
[0017] 本方法針對(duì)DPSK信號(hào)進(jìn)行組播。兩路光載波通過光源產(chǎn)生，偏振控制器用于調(diào)節(jié) 信號(hào)光的偏振態(tài)，兩路光通過耦合器耦合進(jìn)入調(diào)制器產(chǎn)生兩路DPSK信號(hào)。信號(hào)產(chǎn)生后分別 用濾波器濾出，其中一路經(jīng)過光延時(shí)線以去除信號(hào)之間的相關(guān)性。
[0018] S102 :觸發(fā)FWM過程，產(chǎn)生新的閑頻光，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所闡述的組播方法；
[0019] 兩路DPSK信號(hào)光在S0A中發(fā)生FWM效應(yīng)。S101中的兩路光通過耦合器耦合進(jìn)入 S0A，在S0A中，兩個(gè)光波相互作用發(fā)生多個(gè)階次FWM效應(yīng)（包含1階、2階、3階、4階）。如 圖2所示，f±1處信號(hào)為1階FWM產(chǎn)生的量，即信號(hào)a與信號(hào)b相互作用產(chǎn)生的量。f ±2處信 號(hào)為2階FWM產(chǎn)生的量，是一階FWM量與信號(hào)a或b相互作用產(chǎn)生的量。以此類推f±3為 3階FWM產(chǎn)生的量，是二階FWM量與信號(hào)a或b相互作用產(chǎn)生的量。f ±4為4階FWM產(chǎn)生的 量，是三階FWM量與信號(hào)a或b相互作用產(chǎn)生的量。新生成的各高階FWM量的相位與原來 輸入的二路DPSK信號(hào)光的相位之間滿足如圖3所示的關(guān)系，由于相位存在2pi的周期性， 在f\，f 3, f_2, f_4處閑頻光所攜帶的相位信息與輸入的信號(hào)光a的信息完全相同。在f2, f4， h，h處閑頻光所攜帶的相位信息與輸入的信號(hào)光b的信息完全相同?；谝陨显?，從 而實(shí)現(xiàn)了對(duì)2路輸入的DPSK信號(hào)分別1-4的信號(hào)的組播。
[0020] S103 :對(duì)組播后的DPSK信號(hào)的接收；
[0021] 兩路輸入DPSK信號(hào)光經(jīng)過S0A發(fā)生FWM效應(yīng)后產(chǎn)生的閑頻光（f±1，f± 2，f±3，f±4) 通過濾波器進(jìn)行濾出進(jìn)而進(jìn)入接收機(jī)進(jìn)行接收，解調(diào)恢復(fù)出原始信號(hào)。
[0022] 最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而 這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范 圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號(hào)1-4信號(hào)組播的方法，其特征在于：對(duì)兩路DPSK信號(hào) 光同時(shí)進(jìn)行組播，基于的是2個(gè)光波之間的高階次四波混頻效應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在對(duì)信號(hào)進(jìn)行組播的同時(shí)完成了波長轉(zhuǎn) 換，對(duì)兩路DPSK信號(hào)分別同時(shí)完成了 1-4的信號(hào)組播。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：無需額外的泵浦光輸入，即可以完成兩路 輸入DPSK信號(hào)同時(shí)的組播，節(jié)省了系統(tǒng)開銷。
【文檔編號(hào)】H04B10/25GK104092495SQ201410277073
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】王宏祥, 秦軍, 紀(jì)越峰 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)