全光無柵格頻譜整合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全光無柵格頻譜整合器，由信號發(fā)生裝置為其提供第一信號光，包括設(shè)置在光纖兩側(cè)的泵浦光源，光纖兩側(cè)分別連接一光環(huán)行器。該全光無柵格頻譜整合器進行波長轉(zhuǎn)換時，左邊的信號光與泵浦光由耦合器耦合后送入HNLF之中，HNLF右側(cè)輸出端處的環(huán)行器的第三端口連接一光帶通濾波器用于濾出第一次波長轉(zhuǎn)換之后所得的轉(zhuǎn)換信號，將此轉(zhuǎn)換信號進行放大，濾波處理后作為第二次波長轉(zhuǎn)換的信號光，此信號光與右側(cè)的泵浦光耦合后由HNLF右側(cè)輸入，實現(xiàn)第二次波長轉(zhuǎn)換過程，第二次波長轉(zhuǎn)換所得的轉(zhuǎn)換信號由HNLF左側(cè)的環(huán)行器的第三端口輸出，用光帶通濾波器即可將其濾出。此結(jié)構(gòu)僅僅使用一級HNLF就完成了兩次波長轉(zhuǎn)換過程。
【專利說明】
全光無柵格頻譜整合器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種波長轉(zhuǎn)換裝置，尤其涉及一種全光無柵格頻譜整合器。
【背景技術(shù)】
[0002]波長轉(zhuǎn)換作為光網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)頻譜分配策略的一項關(guān)鍵技術(shù)，一直以來備受關(guān)注，在解決光網(wǎng)絡(luò)頻譜碎片化問題時，除了網(wǎng)絡(luò)層的頻譜分配算法，傳輸層的波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)同樣非常重要。在各種波長轉(zhuǎn)換技術(shù)中，基于高非線性光纖(HNLF)四波混頻效應(yīng)(FffM)的波長轉(zhuǎn)換因為對信號格式、比特率透明，轉(zhuǎn)換速率高，可實現(xiàn)多波長同時轉(zhuǎn)換等優(yōu)勢而擁有更加廣闊的前景。
[0003]彈性光網(wǎng)絡(luò)中，由于業(yè)務(wù)流量的復(fù)雜多變，系統(tǒng)頻譜資源被不斷的分配釋放，由于時間的積累，整個網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)一些空閑的頻譜，這些空閑頻譜不但造成了頻譜資源的浪費，而且增加了網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)阻塞的概率。如圖1所示，節(jié)點A，B，C，D由鏈路1、2、3組成一個簡單通信網(wǎng)絡(luò)，由A節(jié)點發(fā)出的e和f信號經(jīng)由鏈路I傳輸至節(jié)點C，從圖1中可以看出e與f之間存在一定頻譜間隙，即所謂的頻譜碎片；由B節(jié)點發(fā)出的g信號由鏈路2也傳輸至節(jié)點C，在節(jié)點C之后，若無頻譜整合過程則會發(fā)生鏈路3的情況，e與f之間存在頻譜碎片，e和g發(fā)生頻譜混疊造成網(wǎng)絡(luò)阻塞問題，如果在節(jié)點C處有一個頻譜整合過程，則可實現(xiàn)消除頻譜碎片同時使信號順利通過節(jié)點。
[0004]另一種針對以上頻譜碎片化問題的頻譜整合方案:如圖2所示，此方案中波長轉(zhuǎn)換過程涉及的主要對象是I號鏈路中的e信號，轉(zhuǎn)換的主要目的是消除e頻譜與f頻譜之間的頻譜間隙，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，此處頻譜間隙較小，一次波長轉(zhuǎn)換過程無法實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，故此處使用兩次波長轉(zhuǎn)換過程:首先將e頻譜轉(zhuǎn)換至f頻譜右側(cè)，然后更換栗浦波長位置，使f頻譜右側(cè)的轉(zhuǎn)換信號重新轉(zhuǎn)換至其左側(cè)，并消除頻譜間隔，最終達到既避免頻譜混疊，又消除頻譜間隔的目的。
[0005]該方案具體實施過程中涉及兩次波長轉(zhuǎn)換過程，現(xiàn)有技術(shù)的處理方法是應(yīng)用兩級HNLF進行兩次波長轉(zhuǎn)換過程應(yīng)用兩級HNLF進行兩次波長轉(zhuǎn)換實現(xiàn)頻譜整合過程的示意圖如圖3所示:第一次波長轉(zhuǎn)換中，可調(diào)激光器發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)EDFA放大后，再由光帶通濾波器濾除自適應(yīng)放大噪聲，形成栗浦光，栗浦光與調(diào)制后的信號經(jīng)由耦合器耦合進入第一級HNLF中，進行四波混頻過程，第二次波長轉(zhuǎn)換過程，栗浦光部分除了波長，結(jié)構(gòu)上無需變動，然而此處的信號來源于第一次波長轉(zhuǎn)換過程的所得閑頻光，即第一次波長轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換信號作為第二次波長轉(zhuǎn)換的信號源。
[0006]從目前的實際應(yīng)用角度來看，HNLF仍屬于價格較為昂貴的非線性材料，應(yīng)用兩級HNLF進行兩次波長轉(zhuǎn)換實現(xiàn)頻譜整合雖然可以實現(xiàn)整合目的，但是兩級HNLF使得系統(tǒng)成本過尚。
[0007]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的全光無柵格頻譜整合器，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種利用光纖的雙向傳輸特性，僅使用一級HNLF即可完成兩次波長轉(zhuǎn)換過程的全光無柵格頻譜整合器，以減少光纖使用數(shù)量， 降低成本。
[0009]本發(fā)明的全光無柵格頻譜整合器，由信號發(fā)生裝置為其提供第一信號光，包括:
[0010]第一栗浦光源，其輸出第一栗浦光；[0011 ]第一光環(huán)行器，所述第一栗浦光與第一信號光親合后輸入所述第一光環(huán)行器的第一端口，并由所述第一光環(huán)行器的第二端口輸出；
[0012]光纖，其接收并引導(dǎo)由所述第一光環(huán)行器第二端口輸出的所述第一栗浦光與第一信號光，并利用所述光纖在引導(dǎo)所述第一栗浦光與第一信號光時產(chǎn)生的非線性光學(xué)現(xiàn)象來產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換信號；
[0013]第二光環(huán)行器，其第二端口輸入所述第一轉(zhuǎn)換信號并由其第三端口輸出，作為第二信號光；
[0014]第二栗浦光源，其輸出第二栗浦光；
[0015]所述第二栗浦光與第二信號光耦合后輸入所述第二光環(huán)行器的第一端口，并由所述第二光環(huán)行器的第二端口輸出；
[0016]所述光纖接收并引導(dǎo)由所述第二光環(huán)行器第二端口輸出的所述第二栗浦光與第二信號光，并利用所述光纖在引導(dǎo)所述第二栗浦光與第二信號光時產(chǎn)生的非線性光學(xué)現(xiàn)象來產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)換信號；
[0017]所述第一光環(huán)行器第二端口輸入所述第二轉(zhuǎn)換信號并由其第三端口輸出。
[0018]進一步的，所述第二光環(huán)行器的第三端口還連接有對所述第一轉(zhuǎn)換信號進行濾波、放大和去噪的濾波器和放大器。
[0019]進一步的，所述第一光環(huán)行器的第三端口還連接有對所述第二轉(zhuǎn)換信號進行濾波的濾波器。
[0020]進一步的，所述第一栗浦光源與第二栗浦光源均包括依次連接的可調(diào)激光光源、 放大器、濾波器和偏振控制器。
[0021]進一步的，所述信號發(fā)生裝置包括依次連接的可調(diào)激光光源、調(diào)制器、放大器、濾波器和偏振控制器，所述調(diào)制器還連接有任意波形發(fā)生器。
[0022]進一步的，與所述第一光環(huán)行器連接的所述濾波器還連接有相干接收器。
[0023]進一步的，所述光纖為高非線性光纖。
[0024]進一步的，所述濾波器為光帶通濾波器。
[0025]進一步的，所述放大器為摻鉺光纖放大器。
[0026]進一步的，所述調(diào)制器為麥赫增德調(diào)制器。
[0027]借由上述方案，本發(fā)明的全光無柵格頻譜整合器利用光纖的雙向傳輸特性，僅使用一級高非線性光纖即可完成兩次波長轉(zhuǎn)換，節(jié)約了高非線性光纖使用數(shù)量，降低了成本。
[0028]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后?！靖綀D說明】
[0029]圖1是【背景技術(shù)】中網(wǎng)絡(luò)頻譜碎片化問題及頻譜整合效果示意圖；
[0030]圖2是【背景技術(shù)】中兩次波長轉(zhuǎn)換頻譜整合方案示意圖；[0031 ]圖3是【背景技術(shù)】中兩級HNLF實現(xiàn)兩階波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4是本發(fā)明中基于單級HNLF的雙向波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇33]圖5是本發(fā)明中環(huán)行器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6是本發(fā)明完成頻譜整合的仿真結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖7是未整合頻譜初始狀態(tài)示意圖；
[0036]圖8是第一次波長轉(zhuǎn)換之后頻譜示意圖；[〇〇37]圖9是頻譜整合最終效果示意圖；[〇〇38]圖10是轉(zhuǎn)換信號星座圖、眼圖；
[0039]圖11是全光頻譜整合器轉(zhuǎn)換信號的BER曲線圖；
[0040]圖中英文簡稱中文對照:TLS:可調(diào)激光光源;AWG:任意波形發(fā)生器;MZM:麥赫增德調(diào)制器；EDFA:摻鉺光纖放大器；0BPF:光帶通濾波器；PC:偏振控制器；ISO:光隔離器； Circulator:光環(huán)行器;HNLF:高非線性光纖;CR:相干接收?！揪唧w實施方式】[〇〇41]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0042]參見圖4,本發(fā)明一較佳實施例所述的一種全光無柵格頻譜整合器，由信號發(fā)生裝置為其提供第一信號光，設(shè)置在光纖兩側(cè)的栗浦光源，光纖兩側(cè)分別連接一光環(huán)行器，光環(huán)行器共有三個端口，位于光纖左側(cè)的為第一光環(huán)行器，位于光纖右側(cè)的為第二光環(huán)行器。其中，信號發(fā)生裝置包括依次連接的可調(diào)激光光源、調(diào)制器、放大器、濾波器和偏振控制器，調(diào)制器還連接有任意波形發(fā)生器，信號發(fā)生裝置用于輸出第一信號光。兩栗浦光源均包括依次連接的可調(diào)激光光源、放大器、濾波器和偏振控制器，用來分別輸出第一栗浦光(光纖左偵!|)和第二栗浦光(光纖右側(cè))。第一栗浦光與第一信號光親合后輸入第一光環(huán)行器的第一端口，并由第一光環(huán)行器的第二端口輸出；光纖接收并引導(dǎo)由第一光環(huán)行器第二端口輸出的第一栗浦光與第一信號光，并利用光纖在引導(dǎo)第一栗浦光與第一信號光時產(chǎn)生的非線性光學(xué)現(xiàn)象來產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換信號；第一轉(zhuǎn)換信號輸入第二光環(huán)行器的第二端口，并由第二光環(huán)行器第三端口輸出，作為第二信號光;第二栗浦光與第二信號光親合后輸入第二光環(huán)行器的第一端口，并由第二光環(huán)行器的第二端口輸出；光纖接收并引導(dǎo)由第二光環(huán)行器第二端口輸出的第二栗浦光與第二信號光，并利用光纖在引導(dǎo)第二栗浦光與第二信號光時產(chǎn)生的非線性光學(xué)現(xiàn)象來產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)換信號;第二轉(zhuǎn)換信號輸入第一光環(huán)行器第二端口并由其第三端口輸出。[〇〇43]為確保作為第二信號光的第一轉(zhuǎn)換信號無干擾、信號足夠強，本發(fā)明在第二光環(huán)行器的第三端口還連接有對第一轉(zhuǎn)換信號進行濾波、放大和去噪的濾波器和放大器。[〇〇44]為消除最終的轉(zhuǎn)換信號的干擾雜訊，本發(fā)明在第一光環(huán)行器的第三端口還連接有對第二轉(zhuǎn)換信號進行濾波的濾波器，第二轉(zhuǎn)換信號在濾波后由相干接收器接收，進行數(shù)字分析。
[0045]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，上述中光纖為高非線性光纖，濾波器為光帶通濾波器，放大器為摻鉺光纖放大器，調(diào)制器為麥赫增德調(diào)制器，以便取得較佳的轉(zhuǎn)換信號。
[0046]本發(fā)明中的環(huán)行器共有三個接口，如圖5所示，沿著環(huán)行器內(nèi)部箭頭方向存在的損耗稱為插入損耗，插入損耗一般較小，〇.5至3dB左右，逆環(huán)行器內(nèi)部箭頭方向存在的損耗稱為隔離損耗，該數(shù)值非常大，近60dB，所以環(huán)行器可以達到順著箭頭方向通暢，逆箭頭方向截止的效果，即信號只能按端口次序傳播，比如1到2,2到3。[〇〇47] 本發(fā)明的工作原理如下:
[0048]該全光無柵格頻譜整合器由左向右的波長轉(zhuǎn)換過程與普通波長轉(zhuǎn)換器相同，左邊的信號光與栗浦光由耦合器耦合后送入HNLF之中，不同的是該結(jié)構(gòu)在HNLF右側(cè)輸出端處連接了環(huán)行器，在環(huán)行器的第三端口連接一光帶通濾波器用于濾出第一次波長轉(zhuǎn)換之后所得的轉(zhuǎn)換信號(此為第一次四波混頻過程)，將此轉(zhuǎn)換信號進行放大，濾波處理后作為第二次波長轉(zhuǎn)換的信號光，此信號光與右側(cè)的栗浦光耦合后由HNLF右側(cè)輸入，實現(xiàn)第二次波長轉(zhuǎn)換過程，第二次波長轉(zhuǎn)換所得的轉(zhuǎn)換信號由HNLF左側(cè)的環(huán)行器的第三端口輸出(此為第二次四波混頻過程)，用光帶通濾波器即可將其濾出。這樣，此結(jié)構(gòu)通過僅僅使用一級HNLF就完成了兩次波長轉(zhuǎn)換過程，一定程度上降低了系統(tǒng)成本。
[0049]以下給出一個全光無柵格頻譜整合器用于需要兩次波長轉(zhuǎn)換的頻譜整合實例，驗證該結(jié)構(gòu)的可行性:針對圖4描述的兩次波長轉(zhuǎn)換完成頻譜整合的情況，使用Optisystem軟件進行數(shù)字仿真，仿真結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。
[0050]仿真過程中信號波長為:信號e，1542nm;信號f，1543nm;信號g，1542nm;如此一來， 信號e與信號g發(fā)生頻譜混疊，造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，此處對信號e做波長轉(zhuǎn)換處理，消除e與f間的頻譜碎片。信號e(左側(cè))與f(右側(cè))的初始位置狀態(tài)如圖7所示:波長為1542的信號e與波長為1543的信號f間距很小，因此無法只通過一步波長轉(zhuǎn)換過程實現(xiàn)頻譜間隔的消除。因此這里應(yīng)用二次波長轉(zhuǎn)換，通過兩次波長轉(zhuǎn)換過程完成這個目標(biāo):首先，第一次轉(zhuǎn)換，栗浦波長設(shè)為1545nm，進而轉(zhuǎn)換所得信號位置為1548nm，濾波器將第一次波長轉(zhuǎn)換所得轉(zhuǎn)換信號濾出，作為第二次轉(zhuǎn)換的輸入信號使用，第一次轉(zhuǎn)換后頻譜如圖8所示;第二次轉(zhuǎn)換中，栗浦波長位置為1545.25nm，因此最終第二次波長轉(zhuǎn)換所得轉(zhuǎn)換信號最終波長位置為1542.5nm。轉(zhuǎn)換過程中所用栗浦均為CW栗浦，最后經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換之后，信號e(中間)，f (右側(cè))，g(左側(cè))三者的位置關(guān)系如圖9所示。[〇〇51]觀察圖9可發(fā)現(xiàn)，采用二次波長變化的方法進行頻譜整合，可獲得較為理想的整合效果，頻譜間隔可以消除，同時解決頻譜混疊導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)阻塞問題。
[0052]除了轉(zhuǎn)換光譜之外，轉(zhuǎn)換信號質(zhì)量也是衡量波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)性能的一個重要指標(biāo)， 仿真過程中測試的信號質(zhì)量指標(biāo)包括轉(zhuǎn)換信號星座圖，眼圖，BER曲線，如圖10所示的使用全光無柵格頻譜整合器完成兩次波長轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換信號星座圖和眼圖。比較圖10的第一、第二次轉(zhuǎn)換信號星座圖，可發(fā)現(xiàn)第二次轉(zhuǎn)換信號中的幅度噪聲要比第一次轉(zhuǎn)換信號中的多， 從眼圖比較也可發(fā)現(xiàn)，第二次轉(zhuǎn)換信號的眼圖比起第一次轉(zhuǎn)換信號的眼圖，更加雜亂，這是幅度噪聲加重的表現(xiàn)，之所以會出現(xiàn)幅度噪聲加重的情況主要是由于進行第二次波長轉(zhuǎn)換時，輸入信號是第一次波長轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換信號，已經(jīng)引入部分噪聲，加之第二次轉(zhuǎn)換過程中引入的噪聲，引起了噪聲的累加。圖11為使用全光無柵格頻譜整合器進行兩次波長轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換信號BER曲線圖，圖中同時給出了輸入信號背對背傳輸狀態(tài)下的BER曲線，從圖中可以看出在BER為1(T9數(shù)量級時第二次轉(zhuǎn)換信號與第一次轉(zhuǎn)換信號相比，功率損耗約為2dBm，這個數(shù)值對于調(diào)制格式比較高級的CO-OFDM信號可以接受，故此處認(rèn)為轉(zhuǎn)換信號質(zhì)量良好。 [〇〇53]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種全光無柵格頻譜整合器，由信號發(fā)生裝置為其提供第一信號光，其特征在于包括: 第一栗浦光源，其輸出第一栗浦光； 第一光環(huán)行器，所述第一栗浦光與第一信號光親合后輸入所述第一光環(huán)行器的第一端口，并由所述第一光環(huán)行器的第二端口輸出； 光纖，其接收并引導(dǎo)由所述第一光環(huán)行器第二端口輸出的所述第一栗浦光與第一信號光，并利用所述光纖在引導(dǎo)所述第一栗浦光與第一信號光時產(chǎn)生的非線性光學(xué)現(xiàn)象來產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換信號； 第二光環(huán)行器，其第二端口輸入所述第一轉(zhuǎn)換信號并由其第三端口輸出，作為第二信號光； 第二栗浦光源，其輸出第二栗浦光； 所述第二栗浦光與第二信號光耦合后輸入所述第二光環(huán)行器的第一端口，并由所述第二光環(huán)行器的第二端口輸出； 所述光纖接收并引導(dǎo)由所述第二光環(huán)行器第二端口輸出的所述第二栗浦光與第二信號光，并利用所述光纖在引導(dǎo)所述第二栗浦光與第二信號光時產(chǎn)生的非線性光學(xué)現(xiàn)象來產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)換信號； 所述第一光環(huán)行器第二端口輸入所述第二轉(zhuǎn)換信號并由其第三端口輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述第二光環(huán)行器的第三端口還連接有對所述第一轉(zhuǎn)換信號進行濾波、放大和去噪的濾波器和放大器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述第一光環(huán)行器的第三端口還連接有對所述第二轉(zhuǎn)換信號進行濾波的濾波器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述第一栗浦光源與第二栗浦光源均包括依次連接的可調(diào)激光光源、放大器、濾波器和偏振控制器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述信號發(fā)生裝置包括依次連接的可調(diào)激光光源、調(diào)制器、放大器、濾波器和偏振控制器，所述調(diào)制器還連接有任意波形發(fā)生器。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:與所述第一光環(huán)行器連接的所述濾波器還連接有相干接收器。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述光纖為高非線性光纖。8.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述濾波器為光帶通濾波器。9.根據(jù)權(quán)利要求2、4、5任一項所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述放大器為摻鉺光纖放大器。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全光無柵格頻譜整合器，其特征在于:所述調(diào)制器為麥赫增德調(diào)制器。
【文檔編號】G02F1/365GK105974709SQ201610454294
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】高明義, 鄒瑤, 沈綱祥
【申請人】蘇州大學(xué)