一種基于四波混頻原理的多信道信號(hào)組播方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于四波混頻原理的多信道信號(hào)組播方法，屬于全光信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法包括：分別產(chǎn)生兩路信號(hào)光（主要針對(duì)高階調(diào)制信號(hào)四相移鍵控（QPSK）、正交幅度調(diào)制（m-QAM）等）和兩路泵浦光，耦合進(jìn)入SOA，四路光波在SOA中發(fā)生FWM效應(yīng)，產(chǎn)生一定數(shù)目的閑頻光，產(chǎn)生的閑頻光中一部分光與原有的兩路輸入信號(hào)光滿足相位共軛的特性，攜帶相同的信息。通過(guò)對(duì)這部分光進(jìn)行濾波以及相干接收進(jìn)而完成了對(duì)兩路不同信道信號(hào)同時(shí)的信號(hào)組播。此發(fā)明方法尚屬首次對(duì)多路不同信號(hào)同時(shí)進(jìn)行信號(hào)組播。
【專利說(shuō)明】—種基于四波混頻原理的多信道信號(hào)組播方法
【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(SOA)中的三階非線性效應(yīng)-四波混頻(FWM)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路不同信號(hào)同時(shí)進(jìn)行組播的方法，屬于全光信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光網(wǎng)絡(luò)中流量疏導(dǎo)技術(shù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用以及網(wǎng)絡(luò)性能的提升有著重要影響。流量疏導(dǎo)技術(shù)的范疇包括信息的復(fù)用、解復(fù)用技術(shù)，信號(hào)上下路技術(shù)，數(shù)據(jù)交換技術(shù)以及信號(hào)組播技術(shù)等。信號(hào)組播技術(shù)通過(guò)把一個(gè)波長(zhǎng)上的信號(hào)有效的組播到多個(gè)波長(zhǎng)上可以有效的提升網(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(lái)越重要的作用。
[0003]全光信號(hào)處理技術(shù)在未來(lái)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(kāi)始普及，信號(hào)傳輸速率和通信容量的提升給人們帶來(lái)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(lái)了很大的壓力。首當(dāng)其沖的就是功耗問(wèn)題，波分復(fù)用系統(tǒng)中，需要有與波長(zhǎng)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(wèn)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(wèn)題。因此，全光信號(hào)處理技術(shù)引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，其作為未來(lái)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。
[0004]近些年來(lái)，由于其作用的重要性，全光信號(hào)組播技術(shù)引起了人們廣泛而深入的研究，采用的主要方法是通過(guò)不同非線性器件中的不同非線性效應(yīng)來(lái)完成。涉及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)、光子晶體光纖(PCF)、硅基波導(dǎo)(Silicon Waveguide)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)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)存在輸入信號(hào)功率過(guò)大、轉(zhuǎn)換效率較低以及系統(tǒng)復(fù)雜度高等問(wèn)題。
[0005]SOA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)緊湊以及易集成等優(yōu)勢(shì)，在全光信號(hào)處理中具有特殊重要的地位。基于SOA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(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的增益，且SOA各種弛豫(載流子密度脈動(dòng)、載流子加熱和譜燒孔)時(shí)間短等特點(diǎn)。因此，采用SOA作為非線性介質(zhì)利用FWM效應(yīng)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)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種基于四波混頻原理的多路信號(hào)組播方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于四波混頻原理的多路信號(hào)組播方法包括:[0008]采用兩路泵浦光加兩路信號(hào)光共四個(gè)光波混頻的方式，兩路信號(hào)光和兩路泵浦光產(chǎn)生后同時(shí)注入到SOA中，發(fā)生FWM效應(yīng)，生成若干數(shù)目的閑頻光。由于FWM的內(nèi)部機(jī)理，新生成的閑頻光與輸入的信號(hào)光之間在相位上滿足相位共軛的特性，攜帶的信息完全相同。經(jīng)過(guò)論證，在兩路泵浦光兩路信號(hào)光輸入的條件下可以完成對(duì)兩路信號(hào)分別一路到三路(1-3)和一路到四路(1-4)信號(hào)的組播，信號(hào)光與泵浦光的不同位置決定了信號(hào)的不同組播數(shù)目。。
[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(jiǎn)單，易于操作，同時(shí)對(duì)信號(hào)調(diào)制格式透明。采用SOA作為非線性介質(zhì)，F(xiàn)WM轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高，同時(shí)對(duì)信號(hào)的輸入功率要求較低。本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)對(duì)多路信號(hào)(2路)同時(shí)進(jìn)行1-n (n=3, 4)的組播，尚屬業(yè)界首次。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]為了更清楚地說(shuō)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(jiǎn)單的介紹，顯然地，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(lái)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)施例中一種基于四波混頻原理的多路信號(hào)組播方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種基于四波混頻原理的多路信號(hào)組播方法系統(tǒng)原理圖；
[0013]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中一種基于四波混頻原理的多路信號(hào)組播方法相干接收原理圖。
【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?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)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(jiàn)圖1本實(shí)施例提供了一種基于四波混頻原理的多路信號(hào)組播方法，包括:
[0016]步驟1:待廣播的兩路信道信號(hào)的產(chǎn)生。本方法主要針對(duì)高階調(diào)制信號(hào)(四相移鍵控(QPSK)、正交幅度調(diào)制(M-QAM)等)進(jìn)行組播。兩路光載波通過(guò)光源產(chǎn)生，然后經(jīng)過(guò)耦合器進(jìn)入IQ調(diào)制器(由任意波形發(fā)生器(AWG)加載數(shù)據(jù)信號(hào)，速率上需要控制在40Gbit/s以下)產(chǎn)生相應(yīng)的高階調(diào)制信號(hào)。產(chǎn)生的兩路調(diào)制信號(hào)通過(guò)耦合器(OC)分成兩路，采用光濾波器(OBPF)濾出兩個(gè)信道的信號(hào)，光延時(shí)線(ODL)去除信號(hào)的相關(guān)性。摻餌光纖放大器(EDFA)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，并利用OBPF濾除EDFA引入的噪聲。最后通過(guò)OC耦合兩路信號(hào)，如圖1所示。
[0017]步驟2:兩路泵浦光信號(hào)的產(chǎn)生。為了減少額外的相位噪聲對(duì)高階調(diào)制信號(hào)的影響，傾向于選擇線寬較小的信號(hào)光光源和泵浦光光源。兩路泵浦光信號(hào)通過(guò)激光器產(chǎn)生后通過(guò)OC進(jìn)行耦合。偏振控制器(PC)用于調(diào)節(jié)光的偏振狀態(tài)使得SOA中FWM效應(yīng)效率最聞。
[0018]步驟3:觸發(fā)FWM效應(yīng)。步驟I中產(chǎn)生的信號(hào)光和步驟2中產(chǎn)生的泵浦光通過(guò)OC耦合注入SOA中，四個(gè)光波之間發(fā)生FWM效應(yīng)，產(chǎn)生一系列的閑頻光，如圖2所示。圖2中，兩路信號(hào)光分別用黑色和灰色表示，組播后仍然用相同顏色表示。組播的各路信號(hào)在頻率上與原來(lái)的信號(hào)光和泵浦光滿足:fab。= fa+fb-fc (a, b, c從1、2、3、4中選擇，fl、f2為信號(hào)光，f3、f4為泵浦光)。
[0019]步驟4:對(duì)兩路輸入信號(hào)組播后的信號(hào)的接收。兩路輸入信號(hào)和泵浦信號(hào)經(jīng)過(guò)SOA發(fā)生FWM效應(yīng)，產(chǎn)生的閑頻光通過(guò)波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)(WSS)進(jìn)行濾波進(jìn)而進(jìn)入相干接收機(jī)進(jìn)行接收，解調(diào)恢復(fù)出原始信號(hào)，如圖3所示。
[0020]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)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(shuō)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】
1.一種基于四波混頻原理的多信道信號(hào)組播方法，其特征在于:采用2路泵浦光與原輸入的2路信號(hào)光共4個(gè)光波之間的相互作用完成信號(hào)的組播。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:對(duì)兩路信號(hào)光同時(shí)進(jìn)行組播，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行組播的同時(shí)完成了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:對(duì)兩路信號(hào)光分別實(shí)現(xiàn)1-3和1-4的組播，信號(hào)光和泵浦光的不同位置決定了不同的組播數(shù)目。
【文檔編號(hào)】H04B10/2563GK103825657SQ201410105192
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20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)