一種提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)光纖通信系統(tǒng)傳輸帶寬和傳輸距離要求的不斷提升，光纖中的信號(hào)處理技術(shù)日益成為制約光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。光通信中信號(hào)的劣化有以下幾種:光纖及光器件中的色散導(dǎo)致的脈沖展寬，為了補(bǔ)償傳輸損耗所使用的光放大器的ASE噪聲積累，光纖中的非線性效應(yīng)導(dǎo)致的脈沖包絡(luò)畸變，信道間相互干擾等。簡(jiǎn)單的可歸納為:強(qiáng)度噪聲，定時(shí)抖動(dòng)，以及脈沖包絡(luò)畸變。這些因素的疊加作用將會(huì)嚴(yán)重影響通信的質(zhì)量，限制通信系統(tǒng)容量和傳輸距離。一種解決方法是采用光/電/光信息處理技術(shù)，但受限于”電子瓶頸”，數(shù)據(jù)速率不透明；另一種采用光控光的全光信息處理技術(shù)，是未來(lái)發(fā)展的主流方向。
[0003]基于全光信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案可以基于多種物理效應(yīng)和材料介質(zhì)，最為靈活、普適的實(shí)現(xiàn)方案是利用光纖或平面波導(dǎo)材料中的光學(xué)非線性效應(yīng)。由于光纖通信是利用光纖傳輸光信號(hào)的，而處理光信號(hào)的器件如果采用平面波導(dǎo)材料，必然存在光纖與平面波導(dǎo)的耦合問(wèn)題，目前的耦合損耗還比較高，從而限制了平面波導(dǎo)器件方案的應(yīng)用。相比之下，如果采用光纖材料結(jié)構(gòu)的光信號(hào)處理器件，光纖與光纖的耦合損耗可以做到很小。但目前存在的問(wèn)題是只能針對(duì)其中的一兩個(gè)劣化因素采取相應(yīng)的措施加以解決，不能全面地解決所有信號(hào)劣化的問(wèn)題。另一個(gè)常常面臨的問(wèn)題是，在某些可以提升信號(hào)質(zhì)量的全光信號(hào)處理技術(shù)中，往往不可避免地會(huì)產(chǎn)生波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，即輸出光信號(hào)波長(zhǎng)不同于輸入波長(zhǎng)，這在某些應(yīng)用中是不希望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件，在無(wú)需增加摻鉺光纖放大器下對(duì)劣化信號(hào)的質(zhì)量進(jìn)行全面提升，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)與輸入波長(zhǎng)的一致性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件，其特征在于，包括:一在線時(shí)鐘提取單元、一光控光開(kāi)關(guān)單元、一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元、一輔助光信號(hào)單元、一分光器，以及三個(gè)光放大單元；
[0006]光通信系統(tǒng)輸出的劣化光信號(hào)輸入到第一光放大單元后，經(jīng)過(guò)第一光放大單元的放大后由分光器分成兩路信號(hào)，分別標(biāo)記為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)；
[0007]其中，第一路光信號(hào)輸入到在線時(shí)鐘提取單元，利用在線時(shí)鐘提取單元合理配置內(nèi)部波長(zhǎng)關(guān)系，并在輔助光信號(hào)單元的配合下各波長(zhǎng)信號(hào)間發(fā)生兩次非線性參量過(guò)程，通過(guò)在線時(shí)鐘提取單元中的不斷循環(huán)，使光時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到增益飽和，從而在線提取出變換了波長(zhǎng)的光時(shí)鐘信號(hào)，最后將光時(shí)鐘信號(hào)輸入到光控光開(kāi)關(guān)單元；
[0008]第二路光信號(hào)與光時(shí)鐘信號(hào)一起輸入到光控光開(kāi)關(guān)單元，通過(guò)光控光開(kāi)單元對(duì)光時(shí)鐘信號(hào)和第二路光信號(hào)的輸出特性進(jìn)行控制。當(dāng)?shù)诙饭庑盘?hào)的功率高于光時(shí)鐘信號(hào)功率并達(dá)到功率閾值時(shí)光控光開(kāi)單元發(fā)揮光控光開(kāi)關(guān)作用，對(duì)第二路光信號(hào)中攜帶的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間抖動(dòng)抑制，最終光控光開(kāi)關(guān)單元輸出與光時(shí)鐘信號(hào)波長(zhǎng)相同的時(shí)間抖動(dòng)抑制光信號(hào)；
[0009]將光控光開(kāi)單元輸出的經(jīng)時(shí)間抖動(dòng)抑制后的光信號(hào)輸入到第二光放大單元，經(jīng)過(guò)第二光放大單元的放大后輸入到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元在輔助光信號(hào)單元的配合下，對(duì)第二光放大單元放大后的光信號(hào)進(jìn)行脈沖整形，在脈沖整形的過(guò)程中，將輸入到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元的光信號(hào)的波長(zhǎng)還原到劣化光信號(hào)的初始波長(zhǎng)，再將脈沖整形后的信號(hào)輸入到第三光放大單元放大，得到優(yōu)化光信號(hào)。
[0010]本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]本發(fā)明一種提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件，包括在線時(shí)鐘提取單元、光控光開(kāi)關(guān)單元、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元、輔助光信號(hào)單元、分光器和光放大單元;在在線時(shí)鐘提取單元中，放大的劣化光信號(hào)耦合入高非線性光纖，經(jīng)高非線性光纖的作用后將劣化光信號(hào)中的時(shí)鐘信息轉(zhuǎn)移到了新的波長(zhǎng)上，即光時(shí)鐘信號(hào)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng);光控光開(kāi)關(guān)單元輸出的光信號(hào)依然保持在該波長(zhǎng)上，然后經(jīng)光放大單元輸入到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元，在輔助光信號(hào)的參與下，將此時(shí)的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到原來(lái)輸入的波長(zhǎng)上。其次，本發(fā)明采用更加易于實(shí)現(xiàn)的全光纖結(jié)構(gòu)，是一種可同時(shí)對(duì)劣化信號(hào)進(jìn)行在線時(shí)鐘提取、抑制時(shí)間抖動(dòng)、脈沖整形、功率放大的多功能器件，有效解決了其他信號(hào)處理中存在的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是一種全面提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1所示的在線時(shí)鐘提取單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)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(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0015]實(shí)施例
[0016]在本實(shí)施例中，為了實(shí)施例的描述更加清楚，結(jié)合說(shuō)明書圖1和圖2，對(duì)多功能器件中各子模塊產(chǎn)生的光信號(hào)進(jìn)行定義，并附上對(duì)應(yīng)光信號(hào)的波長(zhǎng)。
[0017]圖1是一種全面提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種提升光信號(hào)質(zhì)量的多功能器件，包括:在線時(shí)鐘提取單元卬0?01、光控光開(kāi)關(guān)單元$0?3)2、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元$0?103、輔助光信號(hào)單元4、分光器5，以及三個(gè)光放大單元6-8。其中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元3與在線時(shí)鐘提取單元I共享相同的輔助光信號(hào)單元4，這樣通過(guò)合理安排多功能器件工作時(shí)內(nèi)部各波長(zhǎng)或頻率間關(guān)系，使輸入光信號(hào)與輸出光信號(hào)的波長(zhǎng)相等。
[0019]在本實(shí)施例中，設(shè)光通信系統(tǒng)輸出的劣化光信號(hào)的波長(zhǎng)Xs為1550nm，分光器5米用50:50的分光器。
[0020]光通信系統(tǒng)輸出的劣化光信號(hào)輸入到第一光放大單元6后，經(jīng)過(guò)第一光放大單元6的放大后由分光器5分成兩路信號(hào)，分別標(biāo)記為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，在本實(shí)施例中，第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)的波長(zhǎng)同樣為:= 1550nm。
[0021]其中，第一路光信號(hào)輸入到在線時(shí)鐘提取單元I，利用在線時(shí)鐘提取單元I合理配置內(nèi)部波長(zhǎng)關(guān)系，并在輔助光信號(hào)單元3輸出的輔助光信號(hào)Aa=1555nm的配合下各波長(zhǎng)間發(fā)生兩次非線性參量過(guò)程，通過(guò)在線時(shí)鐘提取單元3中的不斷循環(huán)，使光時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到增益飽和，從而在線提取出變化了波長(zhǎng)的光時(shí)鐘信號(hào)k=1560nm，最后將光時(shí)鐘信號(hào)輸入到光控光開(kāi)關(guān)單元2。
[0022]在本實(shí)施例中，結(jié)合圖2可知，第一次非線性參量過(guò)程由\與\。完成，進(jìn)行初步放大，光時(shí)鐘信號(hào)λ。得到初步增強(qiáng)。第二次非線性參量過(guò)程由λ^λ。完成，Aa實(shí)現(xiàn)對(duì)λ。高增益參量放大，用來(lái)補(bǔ)償光時(shí)鐘信號(hào)在環(huán)形光路中的傳輸和耦合損耗，并發(fā)生波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生一個(gè)依賴于I和的光相敏信號(hào)λ 'c = l 565nm。
[0023]第二路光信號(hào)與光時(shí)鐘信號(hào)一起輸入到光控光開(kāi)單元2，通過(guò)光控光開(kāi)單元2對(duì)光時(shí)鐘信號(hào)和第二路光信號(hào)的輸出特性進(jìn)行控制，當(dāng)?shù)诙饭庑盘?hào)的功率高于光時(shí)鐘信號(hào)功率并達(dá)到功率閾值時(shí)光控光開(kāi)單元2內(nèi)部的Sagnac結(jié)構(gòu)發(fā)揮光控光開(kāi)關(guān)作用，對(duì)第二路光信號(hào)中攜帶的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間抖動(dòng)抑制，最終光控光開(kāi)關(guān)單元2輸出與光時(shí)鐘信號(hào)波長(zhǎng)相同的時(shí)間抖動(dòng)抑制光信號(hào)λ。= 1560nm。
[0024]將光控光開(kāi)單元2輸出的經(jīng)時(shí)間抖動(dòng)抑制后的光信號(hào)輸入到第二光放大單元7，經(jīng)過(guò)第二光放大單元7的放大后輸入到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元3，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元3在輔助光信號(hào)單元4的輸出輔助光信號(hào)Aa= 1555nm的配合下，對(duì)第二光放大單元7放大后的光信號(hào)進(jìn)行脈沖整形，提升消光比，在脈沖整形的過(guò)程中，將輸入到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換/整形單元3的光信號(hào)的波