[發(fā)明專利]一種面向DPSK信號(hào)的全光波長(zhǎng)變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710256781.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106896617B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳重慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京恒高光電研究院有限公司
• 主分類號(hào): G02F2/00
• 分類號(hào): G02F2/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向DPSK信號(hào)的全光波長(zhǎng)變換器，第一半導(dǎo)體激光器的輸出端經(jīng)可調(diào)諧相移器與光耦合器的第一輸入端相連，光耦合器的第二輸入端接外部輸入光，光耦合器的第一輸出端連接半導(dǎo)體光放大器(SOA)的同向輸入端，光耦合器的第二輸出端連接SOA的反向輸入端，第二半導(dǎo)體激光器的輸出端連接SOA的同向輸入端。第一半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生與外部輸入光波長(zhǎng)相同的本地輸入光，經(jīng)相移器輸入光耦合器，兩路光在光耦合器內(nèi)相干涉，產(chǎn)生一對(duì)差動(dòng)平衡光信號(hào)。第二半導(dǎo)體激光器向SOA的同向輸入端輸入目的波長(zhǎng)光，它與光耦合器輸出的一對(duì)光信號(hào)在SOA內(nèi)作用，產(chǎn)生目的波長(zhǎng)的相位調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明消除交叉增益調(diào)制對(duì)交叉相位調(diào)制的干擾，實(shí)現(xiàn)高效的全光波長(zhǎng)變換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖通信和光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種全光波長(zhǎng)變換器。

背景技術(shù)

相移鍵控信號(hào)是高速光通信系統(tǒng)廣泛使用的一種調(diào)制格式，其中差分相移鍵控信號(hào)(DPSK信號(hào))是基本的相移鍵控信號(hào)，是高階編碼格式的基礎(chǔ)。隨著通信傳輸速率的不斷提高，相移鍵控(PSK)信號(hào)成為40Gb/s、100Gb/s以上高速光通信的主流技術(shù)。然而，與高速的傳輸技術(shù)相比，在光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面卻顯得極為落后，尤其是在網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可靠性以及可擴(kuò)展性方面存在嚴(yán)重不足，至今全光網(wǎng)技術(shù)還沒(méi)有獲得大量的商業(yè)應(yīng)用。

全光波長(zhǎng)變換器是波分復(fù)用光通信系統(tǒng)和光交換網(wǎng)絡(luò)中的核心器件，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可擴(kuò)展性和自愈性具有重要意義。它可以實(shí)現(xiàn)：

(1)波分復(fù)用系統(tǒng)的波長(zhǎng)適配。當(dāng)某個(gè)用戶進(jìn)入光復(fù)用器時(shí)，它使用的波長(zhǎng)已經(jīng)被其它用戶所占用，需要將其波長(zhǎng)改變?yōu)榭捎玫目臻e波長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)和WDM網(wǎng)絡(luò)的連接，也可實(shí)現(xiàn)WDM不同波段子網(wǎng)絡(luò)間連接。

(2)波長(zhǎng)交換網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)調(diào)度。在波長(zhǎng)交換節(jié)點(diǎn)中，通過(guò)改變進(jìn)入交換節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)不同交換端口的交叉連接，波長(zhǎng)交換節(jié)點(diǎn)的原理圖和實(shí)際結(jié)構(gòu)圖如圖1、圖2所示。由于AWG具有將一個(gè)端口輸入的不同波長(zhǎng)送達(dá)到不同輸出端口的功能，因此利用波長(zhǎng)變換器可以實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械動(dòng)作的交叉連接，動(dòng)作速度快。

(3)波長(zhǎng)重用、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性。在光傳送網(wǎng)OTN或者在自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)ASON中，可利用波長(zhǎng)變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛波長(zhǎng)路由，也就是在整個(gè)光傳送鏈路中，不同的鏈路段采用不同的波長(zhǎng)。這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)便捷靈活的管理，充分地利用波道資源。

(4)解決光交叉連接中端口競(jìng)爭(zhēng)和阻塞問(wèn)題。對(duì)于像光分組交換OPS這樣的網(wǎng)絡(luò)，不同數(shù)據(jù)包在輸出端口會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，從而引起阻塞。解決方法之一，是利用波長(zhǎng)變換技術(shù)把它變換到其它波長(zhǎng)上，走不同的波長(zhǎng)路由。

(5)此外，波長(zhǎng)變換還廣泛用于全光信號(hào)處理技術(shù)，比如慢光技術(shù)：把原信號(hào)光和經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)變換后的信號(hào)光同時(shí)注入一個(gè)色散光纖中，利用光纖的色散特性使波長(zhǎng)不同光波的傳輸速度不同，因此在通過(guò)相同距離的光纖后產(chǎn)生了延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了慢光效應(yīng)。

正是看到了波長(zhǎng)變換器具有十分重要的意義和應(yīng)用，因而受到廣泛關(guān)注。在過(guò)去十年中，雖然提出了許多全光波長(zhǎng)變換的方案，速率甚至超過(guò)了320Gb/s，然而這些方法，基本上是針對(duì)OOK(NRZ或者RZ)信號(hào)的。隨著傳輸速率的提高，OOK信號(hào)不能滿足進(jìn)一步提高速率的要求，因此在40Gb/s以上的傳輸系統(tǒng)，幾乎全都改成了DPSK，QPSK，QAM，OFDM等新型高階編碼格式，而且廣泛使用了偏振復(fù)用技術(shù)。這就使得原本面向OOK信號(hào)的波長(zhǎng)變換技術(shù)不再適用。近兩三年來(lái)，面向高階編碼格式開(kāi)始受到關(guān)注，也提出了一些針對(duì)新型編碼格式的波長(zhǎng)變換技術(shù)，但從轉(zhuǎn)換效率、實(shí)用性、可集成性等方面都存在缺陷。

從原理上說(shuō)，波長(zhǎng)變換器是用一個(gè)承載信息的信號(hào)光通過(guò)一個(gè)非線性過(guò)程去調(diào)制其他波長(zhǎng)的光，使其他波長(zhǎng)的光或新產(chǎn)生的光承載原信號(hào)光信息的光器件。目前所采用的調(diào)制機(jī)理主要有：(1)交叉增益調(diào)制；(2)交叉相位調(diào)制；(3)四波混頻(參量過(guò)程)。而實(shí)現(xiàn)上述非線性過(guò)程的主要器件可分為兩類：(1)無(wú)源器件：高非線性光纖、硅基波導(dǎo)、周期性極化鈮酸鋰(PPLN)光波導(dǎo)等；(2)有源器件：主要是半導(dǎo)體光放大器SOA，也有少量文獻(xiàn)提到FP-激光器。