[發(fā)明專利]一種雙MZI多電平PAM信號全光整形器及其設計方法

有效

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• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109586794B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設計）人: 孔祥健;凌九紅;胡家艷;吳凡;胡毅;馬衛(wèi)東
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: H04B10/293
• 分類號: H04B10/293;H04B10/25;H04B10/54
• 代理公司: 深圳市愛迪森知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44341
• 代理人: 何婷

1.一種雙MZI多電平PAM信號全光整形器，其特征在于，包括前后連接的匹配可調(diào)光放大器和雙MZI整形單元，所述雙MZI整形單元的上臂設有內(nèi)嵌MZI模塊，下臂設有光纖，所述內(nèi)嵌MZI模塊的上下兩臂分別設有同長度的光纖；所述雙MZI整形單元還包括輸入耦合器C1和輸出耦合器C3，所述內(nèi)嵌MZI模塊還包括輸入耦合器C4和輸出耦合器C2；

多電平PAM信號經(jīng)過所述匹配可調(diào)光放大器放大后，被所述輸入耦合器C1分為兩路進入所述雙MZI整形單元，一路通過上臂內(nèi)嵌MZI模塊發(fā)生非線性效應，另一路通過下臂光纖發(fā)生非線性效應，兩路信號由所述輸出耦合器C3耦合輸出，得到整形后的多電平PAM信號；

其中，在所述內(nèi)嵌MZI模塊中，多電平PAM信號又被所述輸入耦合器C4分為兩路進入所述內(nèi)嵌MZI模塊，進而分別在兩臂同長度的光纖中發(fā)生非線性效應，兩路信號由所述輸出耦合器C2耦合輸出。

2.根據(jù)權利要求1所述的雙MZI多電平PAM信號全光整形器，其特征在于，所述雙MZI整形單元的整形性能與參考功率點的選取正相關，具體滿足以下關系式：n≤p_ref-0.5；其中，n為所述雙MZI整形單元可整形的電平數(shù)，p_ref為參考功率點，且所述參考功率點p_ref定義為參考功率P_ref與多電平PAM信號步長P₀的比值：p_ref＝P_ref/P₀。

3.一種雙MZI多電平PAM信號全光整形器的設計方法，其特征在于，全光整形器包括前后連接的匹配可調(diào)光放大器和雙MZI整形單元，所述雙MZI整形單元的上臂設有內(nèi)嵌MZI模塊，下臂設有光纖，所述內(nèi)嵌MZI模塊的上下兩臂分別設有同長度的光纖；所述雙MZI整形單元還包括輸入耦合器C1和輸出耦合器C3，所述內(nèi)嵌MZI模塊還包括輸入耦合器C4和輸出耦合器C2，則所述設計方法包括：

根據(jù)多電平PAM信號的電平數(shù)以及整形性能的設計要求，選取參考功率點的值；

根據(jù)雙MZI整形單元兩臂的透射系數(shù)比公式以及參考功率點的取值，確定雙MZI整形單元兩臂的光纖長度差以及透射系數(shù)比公式中的k值；

根據(jù)雙MZI整形單元兩臂的非線性相移差公式以及所述光纖長度差，確定輸入耦合器C1的直通效率、雙MZI整形單元兩臂的光纖長度以及多電平PAM信號步長；

根據(jù)所述透射系數(shù)比公式中的k值以及輸入耦合器C1的直通效率的取值，確定輸出耦合器C2與輸出耦合器C3的直通效率；

根據(jù)以上參數(shù)，確定所述雙MZI整形單元的工作范圍；

調(diào)節(jié)匹配可調(diào)光放大器的增益，使多電平PAM信號與雙MZI整形單元的工作范圍相匹配；

其中，所述輸入耦合器C4的直通效率為預先確定的固定值，所述k值與輸入耦合器C1、輸出耦合器C2、輸出耦合器C3的直通效率有關。

4.根據(jù)權利要求3所述的雙MZI多電平PAM信號全光整形器的設計方法，其特征在于，所述參考功率點的取值滿足以下條件：p_ref≥n+0.5；其中，p_ref為參考功率點，n為多電平PAM信號的電平數(shù)。

5.根據(jù)權利要求3所述的雙MZI多電平PAM信號全光整形器的設計方法，其特征在于，所述雙MZI整形單元兩臂的透射系數(shù)比為定值，所述透射系數(shù)比公式具體為：

其中，

在所述雙MZI整形單元中，上臂內(nèi)嵌MZI模塊中兩臂光纖的透射系數(shù)相等，記為R₁，下臂光纖的透射系數(shù)記為R₂；p_ref為參考功率點，ρ₁、ρ₂、ρ₃分別為輸入耦合器C1、輸出耦合器C2以及輸出耦合器C3的直通效率。

6.根據(jù)權利要求5所述的雙MZI多電平PAM信號全光整形器的設計方法，其特征在于，

其中，L₁為所述雙MZI整形單元上臂內(nèi)嵌MZI模塊中的兩臂光纖的長度，L₂為所述雙MZI整形單元下臂光纖的長度，α為光纖的衰減系數(shù)。