一種可調(diào)諧多波長光源及其調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于通信系統(tǒng)發(fā)射子系統(tǒng)，涉及一種可調(diào)諧多波長光源及其調(diào)制方法，包括波長可調(diào)諧窄帶光源，偏振控制器，IQ調(diào)制器，微波信號源和功分器。激光器發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)過偏振控制器輸入IQ調(diào)制器的光口，微波信號源的射頻信號通過功分器分成兩路，分別輸入IQ調(diào)制器上下臂的微波口，根據(jù)平衡條件調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器的上臂偏置電壓、下臂偏置電壓以及上下臂正弦調(diào)制信號的幅度，最后在IQ調(diào)制器的輸出光口得到平坦的、間隔為f的五根光譜線，即產(chǎn)生的光梳。本發(fā)明中心波長及波長間間隔靈活可調(diào)，相對傳統(tǒng)激光器陣列組成的多波長光源，具有能耗低、易調(diào)諧等特點?？蓮V泛應用于光通信領域。
【專利說明】一種可調(diào)諧多波長光源及其調(diào)制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于密集波分復用系統(tǒng)的可調(diào)諧多波長光源及其調(diào)制方法。

【背景技術】
[0002]密集WDM(DWDM, Wavelength Divis1n Multiplexing)技術,就是在發(fā)射端通過復用器將多種不同波長的光載波信號匯合在一起，稱合到一根光纖里進行傳輸，在接收端將光波解復用，使各個波長的光載波分離并對其進行處理。其中，UDWDM信道間隔通常小于
0.2nm，可以復用超過80個不同波長的光波，這大大增加了單根光纖傳輸容量。
[0003]為產(chǎn)生超密集、光譜平坦的DWDM系統(tǒng)多波長光源，業(yè)界目前已有多種方法，如激光器陣列、循環(huán)頻移法、基于非線性的方法以及線性調(diào)制法等。其中，激光器陣列所構成的DffDM系統(tǒng)光源具有輸出功率高，各子載波可提供的OSNR大、覆蓋波長范圍及載波間隔靈活可調(diào)等優(yōu)點，但由于陣列中的各激光器分立并且需要獨立調(diào)節(jié)，操作上相對繁瑣。另外在產(chǎn)生光頻率梳的質量方面，由于激光器的個體差異，不同波長的光頻率梳齒在線寬、頻率、相位等方面具有的特性不盡相同，這些子載波間的差異將降低DWDM系統(tǒng)光源的相關性。而系統(tǒng)所需提供的光頻梳間隔越窄，上述因素的影響越大。
[0004]循環(huán)頻移法是一種基于連環(huán)的相位移動產(chǎn)生光頻率梳的方法，該方法能夠產(chǎn)生數(shù)量較多的光子載波，對于RFS循環(huán)頻移系統(tǒng)雖然可以產(chǎn)生平坦的數(shù)量較多的光梳，但該方法在原理上并不適合通信系統(tǒng)，這是由于該方法所產(chǎn)生的光頻率梳是由某一幅光頻梳產(chǎn)生之后循環(huán)激發(fā)下一幅光頻梳，如此循環(huán)往復才得到了所有的光頻率梳齒。正是由于光頻率梳并非同時產(chǎn)生，才使得這樣的解決方案并不適用于廣泛應用于光通信系統(tǒng)。
[0005]利用特種光纖的非線性效應，同樣也可以得到根數(shù)較多的光頻率梳，但這一方法需要應用到特殊光纖，成本昂貴。此外，該方法最大的短板在于其產(chǎn)生的光頻率梳間隔固定且不可調(diào)，靈活性相對較差。
[0006]鎖模激光器也是光源的解決方案之一，但該方法產(chǎn)生的不同的頻譜分量間的相位是恒定的，所以產(chǎn)生的光載波頻率間隔是高度精確恒定的，無法調(diào)節(jié)。由于光路上小的光程抖動都會引起這種光源輸出光頻梳極大的不穩(wěn)定性，所以需要極其復雜的控制系統(tǒng)來保持輸出光頻的穩(wěn)定。
[0007]線性調(diào)制種子光源的方法天然適合作為密集波分系統(tǒng)的光源，線性調(diào)制法是利用線性器件對種子光進行調(diào)制，所得到的光頻率梳各梳齒由于經(jīng)過的是線性過程，光源的相干性較好。且梳齒之間的頻率間隔取決于獨立的射頻調(diào)制信號源，所得到的光源的波長覆蓋及頻率間隔靈活可調(diào)諧，是最實用的密集波分復用系統(tǒng)的光源解決方案。然而目前的線性調(diào)制種子光源解決方案大多利用的是分立的光調(diào)制器，采用獨立的強度調(diào)制器(頂)或相位調(diào)制器(PM)級聯(lián)的方法產(chǎn)生光頻梳。如利用兩個相位調(diào)制器和啁啾光纖光柵產(chǎn)生15波長IdB的功率波動的光梳；采用兩個級聯(lián)的強度調(diào)制器和兩個相位調(diào)制器實現(xiàn)了 38波長的功率波動為IdB的光頻梳等。有的還需要多個同步的射頻信號源提供不同頻率的調(diào)制信號。這樣，存在系統(tǒng)能耗大，成本高的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可調(diào)諧多波長光源及其調(diào)制方法，以克服現(xiàn)有線性調(diào)制技術所存在的系統(tǒng)能耗大，成本高的缺陷。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種可調(diào)諧多波長光源，包括:
[0010]波長可調(diào)諧窄帶光源，用于產(chǎn)生種子光；
[0011]偏振控制器，用于調(diào)節(jié)所述種子光的輸出偏振光到合適的偏振態(tài)；
[0012]IQ調(diào)制器，內(nèi)部集成了上下臂兩個MZM調(diào)制器，一個相移器，兩個可調(diào)諧微波放大器以及控制偏壓的直流電源，用于對所述偏振控制器輸出的偏振光進行調(diào)制，產(chǎn)生多波長光源；
[0013]微波信號源，用于產(chǎn)生調(diào)制信號，并通過電纜輸入所述IQ調(diào)制器；
[0014]功分器，用于將所述微波信號源產(chǎn)生的調(diào)制信號功率均分，并分別輸入IQ調(diào)制器的上下臂。
[0015]本發(fā)明同時提供上述可調(diào)諧多波長光源的調(diào)制方法，步驟如下:
[0016]調(diào)節(jié)窄帶種子光源至指定波長；
[0017]調(diào)節(jié)所述偏振控制器，使種子光達到合適的線性偏振態(tài)；
[0018]所述線性偏振光進入所述IQ調(diào)制器；
[0019]所述微波信號源產(chǎn)生調(diào)制信號，根據(jù)系統(tǒng)所需的光子載波間隔調(diào)節(jié)微波信號的輸出頻率，使所述微波信號輸出頻率與光子載波間隔一致；
[0020]將所述微波信號源產(chǎn)生的調(diào)制信號功率均分，并分別輸入所述IQ調(diào)制器的上下臂，所述IQ調(diào)制器的上下臂分別以微波信號對進入IQ調(diào)制器的線性偏振光進行調(diào)制，包括:
[0021]調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器上臂偏壓至輸出功率最高，固定上臂偏壓；調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器下臂偏壓至輸出功率最高及最低，分別記錄對應的偏壓，取兩個偏壓的中間值，固定下臂偏壓；
[0022]分別調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器上臂、下臂MZM調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度；
[0023]調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器內(nèi)部的相移器，使上下臂相移差為零。
[0024]優(yōu)選的，微調(diào)IQ調(diào)制器上下臂的偏壓，使上下臂輸出的各譜線功率一致。
[0025]此時在IQ調(diào)制器的輸出光口得到平坦的、間隔為f的五根光譜線，即產(chǎn)生的光梳。
[0026]本方法通過設定特定頻率的微波信號產(chǎn)生靈活可調(diào)諧的密集光梳，通過調(diào)節(jié)調(diào)制器的偏置電壓激發(fā)部分邊帶，可實現(xiàn)平坦的光頻梳。由于利用了集成的IQ調(diào)制器，能夠簡化系統(tǒng)的配置，此外利用了一個微波信號源產(chǎn)五個等間隔的光載波，相對于利用多個調(diào)制器級聯(lián)及多個微波源共同產(chǎn)生光頻梳的方案而言降低了系統(tǒng)能耗、易調(diào)諧，同時，具有成本低的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案作進一步具體說明。
[0028]圖1為本發(fā)明的可調(diào)諧多波長光源的結構示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的可調(diào)諧多波長光源的光譜調(diào)制演變圖。圖中，Bias1及Bias2分別表示上下臂調(diào)制器偏壓，PS (power splitter)為微波功分器,RF (rad1 frequency)為微波射頻源，Phase Shifter為相移器。

【具體實施方式】
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的可調(diào)諧多波長光源包括DFB激光器1，IQ調(diào)制器2，可調(diào)諧微波信號源3,偏振控制器4和功分器5。
[0031]DFB激光器I作為波長可調(diào)諧窄帶光源，用于產(chǎn)生種子光。偏振控制器4用于調(diào)節(jié)種子光的輸出偏振光到合適的偏振態(tài)。IQ調(diào)制器2，內(nèi)部集成了上下臂兩個MZM，一個相移器，兩個可調(diào)諧微波放大器以及控制偏壓的直流電源，用于對所述偏振控制器輸出的偏振光進行調(diào)制，產(chǎn)生多波長光源。微波信號源3，用于產(chǎn)生調(diào)制信號，并通過電纜輸入所述IQ調(diào)制器；功分器5，用于將微波信號源產(chǎn)生的調(diào)制信號功率均分，并分別輸入IQ調(diào)制器的上下臂。
[0032]本發(fā)明的整體調(diào)制方法為:DFB激光器I發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)過偏振控制器4調(diào)節(jié)種子光的輸出偏振光到合適的偏振態(tài)，然后輸入IQ調(diào)制器2的光口，微波信號源3輸出頻率為f的射頻信號通過功分器5分成兩路，分別輸入IQ調(diào)制器2上下臂的微波口，調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器2上臂偏置電壓使上臂工作在載波抑制狀態(tài)，調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器2下臂的偏置電壓使下臂調(diào)制器處于工作在傳輸曲線線性點，調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器上臂、下臂MZM調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度；最后在IQ調(diào)制器的輸出光口得到平坦的、間隔為f的五根光譜線，即產(chǎn)生的光梳。
[0033]結合圖2所示，本發(fā)明的可調(diào)諧多波長光源的具體調(diào)制方法，包括步驟如下:
[0034]1、調(diào)節(jié)窄帶種子光源至指定波長。
[0035]2、使種子光達到合適的線性偏振態(tài)。
[0036]3、線性偏振光進入IQ調(diào)制器。
[0037]4、微波信號源產(chǎn)生調(diào)制信號，并根據(jù)實際應用所需光頻梳頻率間隔設置微波源信號的輸出信號頻率，如所需光頻梳頻率間隔為f，則設置微波信號源輸出頻率為f的正弦信號。
[0038]5、將微波信號源產(chǎn)生的調(diào)制信號功率均分，分別輸入IQ調(diào)制器的上下臂。
[0039]6、IQ調(diào)制器的上下臂分別以頻率為f的微波信號對進入IQ調(diào)制器的線性偏振光進行調(diào)制，具體包括:
[0040]6-1、調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器內(nèi)部的相移器，使上下臂相移差為零；
[0041]6-2、調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器上臂偏置電壓Bias1至輸出功率最高，固定上臂偏置電壓，使IQ調(diào)制器上臂工作在載波抑制狀態(tài)；調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器下臂偏置電壓至輸出功率最高及最低，分別記錄對應的偏壓，取兩個偏置電壓的中間值，固定下臂偏置電壓，使IQ調(diào)制器下臂工作在傳輸曲線線性點；
[0042]6-3、分別調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器上臂、下臂MZM調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度；IQ調(diào)制器上臂、下臂MZM調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度的工作原理如下:
[0043]IQ調(diào)制器上臂工作在載波抑制狀態(tài)，輸出光可表示為:
[0044]Eoutl (t) = Einl.J1 (Iii1) [sin (ω 0- ω) t+sin (ω 0+ ω) t]
[0045]其中，E—Jt)為IQ調(diào)制器上臂輸出光的時域信號，Einl (t)為上臂的輸入光信號，即幅度為種子光信號的一半，相位信息同種子光相同，Hi1 = Vefi* π Λπ，Vkfi為IQ調(diào)制器上臂的正弦調(diào)制信號幅度，νπ為調(diào)制器上臂的半波電壓。J1(Hl1)為叫的一階貝塞爾函數(shù)，為種子光角速度，ω為正弦調(diào)制信號的角速度。經(jīng)過調(diào)制可在上臂輸出端得到兩根關于中心頻率對稱、頻率間隔為2f的光譜線。
[0046]IQ調(diào)制器下臂工作在傳輸曲線線性點，則下臂輸出光可表示為:
[0047]Eout2 (t) = Einl.{J0(m2)cosco0t+J2(m2).[cos (ω 0+2 ω) t+cos (ω 0-2 ω) t]}
[0048]其中，Ewt2 (t)為IQ調(diào)制器下臂輸出光的時域信號，m2 = Vkf2* Ji/Vji，Vkf2S IQ調(diào)制器下臂的正弦調(diào)制信號幅度，Vn為調(diào)制器下臂的半波電壓。Jci(Hl2)為Hl2的零階貝塞爾函數(shù)，J2 (HI2)為HI2的二階貝塞爾函數(shù)，COci為種子光角速度，ω為正弦調(diào)制信號的角速度。在偏置點下臂輸出端得到三根關于中心載波對稱、頻率間隔為2f的光譜線。
[0049]根據(jù)Jtl (m2) = J2 (m2)求得m2,根據(jù)Vkf2 =π得出下臂調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度Vef2,通過J1 (HI1) = J0 (m2)計算出IIi1及相對的Vefi = IIi1^V11/ π，即得出上臂調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度Vkfi。
[0050]根據(jù)上面計算得到的上臂調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度Vkfi以及下臂調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度Vkf2即為調(diào)節(jié)IQ調(diào)制器上臂、下臂MZM調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度調(diào)制目標值。
[0051]7、微調(diào)所述IQ調(diào)制器上下臂的偏壓，使上下臂輸出的各譜線功率一致。
[0052]8、在IQ調(diào)制器輸出端(a)處獲得上下臂光場的疊加，形成五根平坦的光譜線，即五個光載波。
[0053]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種可調(diào)諧多波長光源，其特征在于，包括: 波長可調(diào)諧窄帶光源，用于產(chǎn)生種子光； 偏振控制器，用于調(diào)節(jié)所述種子光的輸出偏振光到合適的偏振態(tài)； IQ調(diào)制器，內(nèi)部集成了上下臂兩個MZM調(diào)制器，兩個可調(diào)諧微波放大器，一個相移器，以及控制偏壓的直流電源，用于對所述偏振控制器輸出的偏振光進行調(diào)制，產(chǎn)生多波長光源； 微波信號源，用于產(chǎn)生調(diào)制信號，并通過電纜輸入所述IQ調(diào)制器； 功分器，用于將所述微波信號源產(chǎn)生的調(diào)制信號功率均分，并分別輸入IQ調(diào)制器的上下臂。
2.—種權利要求1所述的可調(diào)諧多波長光源的調(diào)制方法，其特征在于，包括如下步驟: 調(diào)節(jié)窄帶種子光源至指定波長； 使種子光達到合適的線性偏振態(tài)； 所述線性偏振光進入所述IQ調(diào)制器； 所述微波信號源產(chǎn)生調(diào)制信號，根據(jù)系統(tǒng)所需的光子載波間隔調(diào)節(jié)微波信號的輸出頻率，使所述微波信號輸出頻率與光子載波間隔一致； 將所述微波信號源產(chǎn)生的調(diào)制信號功率均分，并分別輸入所述IQ調(diào)制器的上下臂，所述IQ調(diào)制器的上下臂分別以微波信號對進入IQ調(diào)制器的線性偏振光進行調(diào)制，包括: 調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器上臂偏壓至輸出功率最高，固定上臂偏壓；調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器下臂偏壓至輸出功率最高及最低，分別記錄對應的偏壓，取兩個偏壓的中間值，固定下臂偏壓；分別調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器上臂、下臂MZM調(diào)制器的正弦調(diào)制信號幅度； 調(diào)節(jié)所述IQ調(diào)制器內(nèi)部的相移器，使上下臂相移差為零。
3.根據(jù)權利要求2所述的可調(diào)諧多波長光源的調(diào)制方法，其特征在于，微調(diào)所述IQ調(diào)制器上下臂的偏壓，使上下臂輸出的各譜線功率一致。
【文檔編號】H04B10/548GK104333419SQ201410498812
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權日:2014年9月25日
【發(fā)明者】唐明, 林睿, 馮振華, 付松年 申請人:華中科技大學