專利名稱：采用f-p腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，特別是涉及一種采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
光通信領(lǐng)域中，光傳輸容量主要取決于光纖中可用的波道數(shù)目和每波道的傳輸速率。超密集波分復(fù)用系統(tǒng)可以有效增加波道數(shù)目，如果每個(gè)波道配備一個(gè)獨(dú)立的光源，意味著光源數(shù)量可能達(dá)到幾百個(gè)。目前商用系統(tǒng)的波道速率已達(dá)40(ibpS，實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的波道速率可達(dá)到400(ibpS，甚至lTbps。對(duì)于波道速率超過(guò)100(ibpS的系統(tǒng)，業(yè)界基本達(dá)成共識(shí)，即必須采用多載波技術(shù)和相干光接收技術(shù)，而它們都意味著光源數(shù)量的極大增長(zhǎng)。因此，由一個(gè)光源(通常稱為種子光源)的輸出光生成多個(gè)光載波的技術(shù)，成為光通信系統(tǒng)向前演進(jìn)的重要支撐技術(shù)之一，尤其對(duì)于 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)光通信系統(tǒng)，受制于DAC (Digital-Analog Converter，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器)等電域器件的商用化水平，需要數(shù)量眾多的光子載波。目前，光通信中的多路光載波發(fā)生器，主要有OFC(Optical Frequency Comb，光頻梳)和 RFS (Re-circulate Frequency Shifter，循環(huán)移頻器)兩種技術(shù)。OFC技術(shù)可以分成兩種類型第一種基于鎖模激光器，產(chǎn)生的光梳覆蓋帶寬大，頻率精準(zhǔn)，但梳線不平坦，梳線中心頻率和梳線頻率間隔難以調(diào)整，多用于光譜和測(cè)量領(lǐng)域; 第二種基于強(qiáng)E/0(電/光)調(diào)制，可以產(chǎn)生較平坦的梳線，梳線中心頻率和梳線間隔易于調(diào)整，適合通信中使用，缺點(diǎn)是要求很高的射頻驅(qū)動(dòng)電壓，導(dǎo)致成本較高、器件的穩(wěn)定性較差。RFS技術(shù)能產(chǎn)生平坦的光載波。最初的RFS技術(shù)方案中，調(diào)制器采用的是IQ調(diào)制器，優(yōu)點(diǎn)是不需要高的射頻驅(qū)動(dòng)電壓，缺點(diǎn)是所產(chǎn)生的光載波數(shù)量較為有限。因此，0FC2011 上有提出用相位調(diào)制器級(jí)聯(lián)代替IQ調(diào)制器以增加光載波數(shù)量的解決方案；同時(shí)，在RFS中選用的EDFA(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，摻鉺光纖放大器)、尾纖等器件都要求是保偏型的，以減小偏振對(duì)性能的影響。需要注意的是，該方法選用相位調(diào)制器，借助強(qiáng)E/0調(diào)制效應(yīng)，故要求較高的射頻驅(qū)動(dòng)電壓，產(chǎn)生與OFC第二種技術(shù)同樣的缺陷。無(wú)論RFS技術(shù)怎樣變型或改進(jìn)，RFS技術(shù)的最本質(zhì)特征是一個(gè)環(huán)路，參見(jiàn)圖1所示， 該環(huán)路中的移頻器件產(chǎn)生新頻率的光載波(如上文提到的IQ調(diào)制器、相位調(diào)制器等)，光放大器補(bǔ)償環(huán)路中各器件引入的損耗，光帶通濾波器濾除掉光載波所覆蓋頻帶外的噪聲。由于RFS中必須使用光放大器，并且信號(hào)在環(huán)路中多次循環(huán)(相當(dāng)于多次經(jīng)過(guò)光放大器)，這就帶來(lái)較為嚴(yán)重的噪聲問(wèn)題，即通過(guò)RFS所得到的光載波，其OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)比較小。在業(yè)界進(jìn)行過(guò)的實(shí)驗(yàn)中，該OSNR值甚至可能低于20dB，顯然，這會(huì)直接限制系統(tǒng)傳輸性能?？梢?jiàn)，隨著光通信系統(tǒng)傳輸容量的提升，非常需要一種合適的多路光載波產(chǎn)生技術(shù)，以滿足超密集波分復(fù)用系統(tǒng)或OFDM等多載波傳輸系統(tǒng)對(duì)大量光載波的需求。RFS作為一種很有前景的多路光載波產(chǎn)生技術(shù)，如果能克服OSNR較低的問(wèn)題，其應(yīng)用前景將更加廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，能夠顯著提高輸出光載波的0SNR，提升系統(tǒng)傳輸性能，并推動(dòng)OFDM系統(tǒng)的實(shí)用化。本發(fā)明提供的采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，包括光源、第一耦合器、 移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器和至少一個(gè)光放大器，所述光帶通濾波器和光放大器之間設(shè)有F-P腔濾波器，第一耦合器、移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器、光放大器和F-P腔濾波器共同構(gòu)成一個(gè)環(huán)路；光源輸出的光經(jīng)第一耦合器進(jìn)入所述環(huán)路，光帶通濾波器用于濾除環(huán)路中產(chǎn)生的多路光載波所覆蓋帶寬之外的噪聲，F(xiàn)-P腔濾波器用于濾除相鄰光載波之間的頻率間隔范圍內(nèi)的噪聲，環(huán)路中最終所得的多路光載波經(jīng)由第二耦合器輸出。在上述技術(shù)方案中，所述光源為單個(gè)連續(xù)波激光器，用于輸出頻率穩(wěn)定的光載波。在上述技術(shù)方案中，所述光源為多個(gè)波長(zhǎng)不同的激光器、光頻梳、循環(huán)移頻器RFS 或者所述采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置中的一種，用于輸出多個(gè)頻率穩(wěn)定的光載波。在上述技術(shù)方案中，所述移頻器采用IQ調(diào)制器或者相位調(diào)制器，用于頻率搬移。在上述技術(shù)方案中，所述光放大器有多個(gè)。本發(fā)明在RFS環(huán)路中增加了 F-P腔濾波器，其作用與普通RFS裝置中光帶通濾波器是不同的，兩者之間沒(méi)有相互替代的關(guān)系，而是必須同時(shí)存在。RFS產(chǎn)生的光載波頻率共同構(gòu)成了一個(gè)頻帶范圍，光帶通濾波器的作用是濾除該頻帶范圍之外的噪聲，F(xiàn)-P腔濾波器的作用是濾除相鄰光載波之間的頻率間隔范圍內(nèi)的噪聲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下本發(fā)明在RFS中引入F-P腔濾波器，F(xiàn)-P腔濾波器的中心波長(zhǎng)涵括移頻器所產(chǎn)生的各光載波的波長(zhǎng)，3dB帶寬小，從而有效抑制中心波長(zhǎng)(或者光載波)附近的噪聲，能夠顯著提高輸出光載波的0SNR，提升系統(tǒng)傳輸性能，并推動(dòng)OFDM系統(tǒng)的實(shí)用化。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中RFS裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是F-P腔濾波器的關(guān)鍵指標(biāo)示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中RFS裝置的輸出光譜圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的輸出光譜圖；圖6是光帶通濾波器的作用示意圖；圖7是F-P腔濾波器的作用示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的采用F-P (Fabry-Perot，法布里-珀羅)腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，包括光源、第一耦合器、移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器和至少一個(gè)光放大器，所述光帶通濾波器和光放大器之間設(shè)有F-P腔濾波器；第一耦合器、移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器、光放大器和F-P腔濾波器共同構(gòu)成一個(gè)環(huán)路；光源輸出的光經(jīng)第一耦合器進(jìn)入所述環(huán)路，光帶通濾波器用于濾除環(huán)路中產(chǎn)生的多路光載波所覆蓋帶寬之外的噪聲，F(xiàn)-P腔濾波器用于濾除相鄰光載波之間的頻率間隔范圍內(nèi)的噪聲，環(huán)路中最終所得的多路光載波經(jīng)由第二耦合器輸出。本發(fā)明實(shí)施例中，除F-P腔濾波器外，其余器件和普通RFS裝置相同，沒(méi)有特殊要求。光源可以是單個(gè)連續(xù)波激光器，輸出一個(gè)頻率穩(wěn)定的光載波；也可以是能輸出多個(gè)頻率穩(wěn)定的光載波的子系統(tǒng)，例如是多個(gè)波長(zhǎng)不同的激光器，或者是光頻梳，或者是普通RFS，或者是本發(fā)明實(shí)施例提供的采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置。移頻器完成頻率搬移功能，可以是IQ調(diào)制器或者相位調(diào)制器等能實(shí)現(xiàn)頻率搬移的器件。光帶通濾波器濾除多路光載波所覆蓋帶寬之外的噪聲，F(xiàn)-P腔濾波器完成選頻功能，抑制各光載波附近的噪聲。光放大器進(jìn)行光信號(hào)放大，當(dāng)裝置中各器件產(chǎn)生的插損過(guò)大時(shí)，可以采用多個(gè)光大器。本實(shí)施例異于普通RFS裝置之處，是在環(huán)型結(jié)構(gòu)中增加了 F-P腔濾波器，其特性允許所有滿足在其諧振腔內(nèi)相長(zhǎng)干涉的波長(zhǎng)通過(guò)，不能滿足條件的光被抑制。通過(guò)合理選擇 F-P腔濾波器的指標(biāo)，參見(jiàn)圖3所示，可以顯著提高所得到的光載波的0SNR。F-P腔濾波器是一種干涉型光濾波器。當(dāng)入射光波長(zhǎng)信號(hào)在諧振腔內(nèi)的往返相位差為2 π的整數(shù)倍時(shí)，此光波長(zhǎng)信號(hào)在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉，透過(guò)諧振腔反射膜形成強(qiáng)光輸出；而對(duì)于其他在腔內(nèi)往返相位差不為2 π整數(shù)倍的光信號(hào)，由于不滿足相長(zhǎng)干涉，難于透過(guò)諧振腔反射膜輸出。當(dāng)光正入射進(jìn)入F-P腔時(shí)，光在腔內(nèi)往返一次的光程差為Δ = 2nh，對(duì)應(yīng)的相位差為
權(quán)利要求
1.一種采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，包括光源、第一耦合器、移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器和至少一個(gè)光放大器，其特征在于所述光帶通濾波器和光放大器之間設(shè)有F-P腔濾波器，第一耦合器、移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器、光放大器和F-P 腔濾波器共同構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，光源輸出的光經(jīng)第一耦合器進(jìn)入所述環(huán)路，光帶通濾波器用于濾除環(huán)路中產(chǎn)生的多路光載波所覆蓋帶寬之外的噪聲，F(xiàn)-P腔濾波器用于濾除相鄰光載波之間的頻率間隔范圍內(nèi)的噪聲，環(huán)路中最終所得的多路光載波經(jīng)由第二耦合器輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，其特征在于所述光源為單個(gè)連續(xù)波激光器，用于輸出頻率穩(wěn)定的光載波。
3.如權(quán)利要求1所述的采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，其特征在于所述光源為多個(gè)波長(zhǎng)不同的激光器、光頻梳、循環(huán)移頻器RFS或者所述采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置中的一種，用于輸出多個(gè)頻率穩(wěn)定的光載波。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，其特征在于所述移頻器采用IQ調(diào)制器或者相位調(diào)制器，用于頻率搬移。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，其特征在于所述光放大器有多個(gè)。
6.如權(quán)利要求4所述的采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，其特征在于所述光放大器有多個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用F-P腔濾波器的多路光載波產(chǎn)生裝置，包括光源、第一耦合器、移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器和至少一個(gè)光放大器，光帶通濾波器和光放大器之間設(shè)有F-P腔濾波器，第一耦合器、移頻器、第二耦合器、光帶通濾波器、光放大器和F-P腔濾波器共同構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，光源輸出的光經(jīng)第一耦合器進(jìn)入所述環(huán)路，光帶通濾波器用于濾除環(huán)路中產(chǎn)生的多路光載波所覆蓋帶寬之外的噪聲，F(xiàn)-P腔濾波器用于濾除相鄰光載波之間的頻率間隔范圍內(nèi)的噪聲，環(huán)路中最終所得的多路光載波經(jīng)由第二耦合器輸出。本發(fā)明能夠顯著提高輸出光載波的OSNR，提升系統(tǒng)傳輸性能，并推動(dòng)OFDM系統(tǒng)的實(shí)用化。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102437990SQ201110264448
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者張新全, 楊奇, 楊鑄, 賀志學(xué) 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院