CN101072070B - 一种低占空比光数据包信号的产生方法 - Google Patents

一种低占空比光数据包信号的产生方法 Download PDF

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Abstract

一种低占空比光数据包信号的产生方法，其将原始数据包信号的一路送入可调延时单元，使采样单元内的超短光脉冲采样序列总是对准原始数据包信号的顶部或者底部；原始数据包信号的另一路送入时钟恢复单元，获得与原始数据包信号同步、重复频率为fb的本地时钟信号。用本地时钟信号驱动超短光脉冲时钟源，产生供数据包信号采样用的、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列。将速率为fb的原始数据包信号与超短光脉冲采样序列同时输至电光/全光采样单元，则得到以超短光脉冲为载体、与原始数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。本发明使以宽脉冲为载体的低速电数据包信号或光数据包信号能够完全适应于超高速光通信系统中信号的传输。

Description

一种低占空比光数据包信号的产生方法
技术领域
本发明涉及一种低占空比光数据包信号的产生方法。
背景技术
在超高速光通信系统中遇到的一个基本问题就是需要对较低速率(fb)、脉冲宽度较大的电子或光学数据包信号进行采样，以产生出脉宽极窄、速率为fb的低占空比光学数据脉冲序列，供后续的超快光信号处理用。因此，基于超短光脉冲的数据信号采样技术是超高速光通信系统中的一个关键技术。
较低速的光通信系统中所传输的数据包信号一般采用非归零(NRZ)码型或归零(RZ)码型两种制式。非归零(NRZ)码型的占空比为100％，归零(RZ)码型的占空比约50％。对于非归零数据而言，其脉冲宽度为1/fb；而归零数据的脉宽约为1/(2fb)。即采用非归零(NRZ)码型或归零(RZ)码型的速率较低的数据信号，其脉冲宽度一般较大。而超高速光通信系统所使用的信号脉冲宽度要求非常窄，因此，以宽脉冲为载体的低速电数据包信号或者光数据包信号不能直接用于超高速光通信系统中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低占空比光数据包信号的产生方法，其解决了背景技术中以宽脉冲为载体的低速电数据包信号或者光数据包信号不能直接用于超高速光通信系统中的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种低占空比光数据包信号的产生方法，其实现步骤包括：
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的原始低速电数据包信号直接输入到电时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号；
(1.2)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动超短光脉冲源，获得与原始低速电数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列；
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的原始低速电数据包信号施加到电可调延时单元，控制电可调延时单元的延时时间，使电可调延时单元内的超短光脉冲采样序列始终对准原始低速电数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部；
(2.2)将超短光脉冲采样序列和原始低速电数据包信号同时输入到电光采样单元，得到以超短光脉冲为载体、与原始低速电数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
一种低占空比光数据包信号的产生方法，其实现步骤包括：
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的速率较低的原始光数据包信号输入到光电转换器件中，得到速率为fb的非归零码型或归零码型的速率较低的电数据包信号；
(1.2)将光电转换后得到的速率为fb的速率较低的电数据包信号直接输入到电时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号；
(1.3)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动超短光脉冲源，获得与光电转换后得到的速率较低的电数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列；
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将光电转换后得到的速率为fb的非归零码型或归零码型的速率较低的电数据包信号施加到电可调延时单元，控制电可调延时单元的延时时间，使电可调延时单元内的超短光脉冲采样序列始终对准该速率较低的电数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部；
(2.2)将超短光脉冲采样序列与光电转换后得到的速率较低的电数据包信号同时输入到电光采样单元，得到以超短光脉冲为载体、与光电转换后得到的速率较低的电数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
上述技术方案中的电光采样单元可采用LiNbO3强度调制器或电吸收调制器。
上述技术方案中的超短光脉冲源可采用能与外部数据时钟信号同步的超短光脉冲源，具体可采用主动锁模激光器、增益开关激光器或连续波激光器级联电吸收调制器。
一种低占空比光数据包信号的产生方法，其实现步骤包括：
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的较高速的原始光数据包信号直接输入到光时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号；
(1.2)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动超短光脉冲源，获得与较高速的原始光数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列；
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的非归零码型或归零码型的较高速的原始光数据包信号施加到光可调延时单元，控制光可调延时单元的延时时间，使光可调延时单元内的超短光脉冲采样序列始终对准较高速的原始光数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部；
(2.2)将待转换的非归零码型或归零码型的较高速的原始光数据包信号与超短光脉冲采样序列同时输入至全光采样单元，得到以超短光脉冲为载体、与较高速的原始光数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
上述技术方案中的全光采样单元可采用光纤或半导体光器件中的非线性光学效应所生成的超快光学逻辑“与”门或超快、超窄的光学时间门来实现。
本发明具有以下优点：
本发明采用超快电光采样或全光采样方式，将原始的、以宽脉冲为载体的低速电数据包信号或者光数据包信号转换成基于超短脉冲为载体的低占空比光数据包信号，从而使以宽脉冲为载体的低速电数据包信号或光数据包信号能够完全适应于超高速光通信系统中信号的传输。
附图说明
图1为本发明基于超短光脉冲的数据包信号采样的结构原理示意图。
图2为本发明原始数据包信号、超短光脉冲采样序列和低占空比光学数据包信号之间关系的示意图。
具体实施方式
本发明采用超快电光采样方式，将以宽脉冲为载体的原始低速电数据包信号或速率较低的原始光数据包信号转换成基于超短脉冲为载体的、同速率的低占空比光数据包信号；采用全光采样方式，将以宽脉冲为载体的速率较高的原始光数据包信号转换成基于超短脉冲为载体的同速率的低占空比光数据包信号。
参见图1，本发明的技术实质是：
原始数据包信号，一路信号送入时钟恢复单元3处理，另一路信号送入可调延时单元1短暂缓存。送入可调延时单元1的信号，用于补偿经有关单元部件处理后的信号的延时，以确保在采样单元内的超短光脉冲采样序列总是对准原始数据包信号的顶部或者底部。可调延时单元1尤其适用于异步数据传输。可假定原始数据包信号的顶部数据比特为“1”，底部为比特“0”。
为了对速率为fb的原始数据包信号进行采样，本地超短光脉冲时钟源4必须提供重复频率为fb且与原始数据包信号同步的超短光脉冲采样序列。
首先，将经过分路的原始数据包信号，输入到时钟恢复单元3中，获得与原始数据包信号同步、并且重复频率为fb的本地时钟信号。
然后，用本地时钟信号驱动超短光脉冲时钟源4，产生出供数据包信号采样用的、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列。
再将电可调延时单元补偿延时之后的速率为fb的原始数据包信号与超短光脉冲采样序列同时输入到电光/全光采样单元2，则得到以超短光脉冲为载体、与原始数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
具体实施方式1，当待转换的原始数据包信号为低速电数据包信号时，采用电光采样方案。
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的原始低速电数据包信号直接输入到电时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号。
(1.2)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动超短光脉冲源，获得与原始低速电数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列。
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的原始低速电数据包信号施加到电可调延时单元，控制电可调延时单元的延时时间，使电可调延时单元内的原始低速电数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部始终对准超短光脉冲采样序列。
(2.2)将超短光脉冲采样序列和原始低速电数据包信号同时输入到电光采样单元；得到以超短光脉冲为载体、与原始低速电数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
具体实施方式2，当待转换的原始数据包信号为速率较低的原始光数据包信号时，采用电光采样方案。
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的速率较低的原始光数据包信号输入到光电转换器件中，得到速率为fb的非归零码型或归零码型的速率较低的电数据包信号；
(1.2)将光电转换后得到的速率为fb的速率较低的电数据包信号直接输入到电时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号。
(1.3)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动超短光脉冲源，获得与光电转换后得到的速率较低的电数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列。超短光脉冲源是能与外部数据时钟信号同步的超短光脉冲源，以便输出重复频率为fb的周期性超短光脉冲序列。超短光脉冲源具体可采用主动锁模激光器、增益开关激光器或连续波(CW)激光器级联电吸收调制器等产生。
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的速率较低的电数据包信号施加到电可调延时单元，控制电可调延时单元的延时时间，使电可调延时单元内的速率较低的电数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部始终对准超短光脉冲采样序列。
(2.2)将超短光脉冲采样序列与光电转换后得到的速率较低的电数据包信号同时输入到电光采样单元；得到以超短光脉冲为载体、与光电转换后得到的速率较低的电数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。脉冲关系如图2所示。电光采样单元具体可采用LiNbO3强度调制器或电吸收调制器等。
具体实施方式3，当待转换的原始数据包信号为速率较高的原始光数据包信号时，采用全光采样方案。
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的较高速的原始光数据包信号直接输入到光时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号。
(1.2)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动超短光脉冲源，获得与较高速的原始光数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列。光时钟恢复单元的主要功能包括超快光脉冲的相位比较以及电子压控震荡器信号和超短光脉冲时钟信号的产生。故能直接产生与速率较高的原始光数据包信号同步的、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列。
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的较高速的原始光数据包信号施加到光可调延时单元，控制光可调延时单元的延时时间，使光可调延时单元内的较高速的原始光数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部始终对准超短光脉冲采样序列。
(2.2)将待转换的非归零码型或归零码型的较高速的原始光数据包信号与超短光脉冲采样序列同时输入至全光采样单元，经超快光学采样，生成以超短光脉冲为载体、与较高速的原始光数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。脉冲关系如图2所示。全光采样单元可采用光纤或半导体光器件中的非线性光学效应所生成的超快光学逻辑“与”门或超快、超窄的光学时间门来实现。采用光纤的全光采样单元易于实现，工作速度快。采用半导体光器件的全光采样单元体积小，易于集成。

Claims (10)

1.一种低占空比光数据包信号的产生方法，其实现步骤包括：
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的原始低速电数据包信号直接输入到电时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号；
(1.2)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动能与外部数据时钟信号同步的超短光脉冲源，获得与原始低速电数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列；
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的原始低速电数据包信号施加到电可调延时单元，控制电可调延时单元的延时时间，使电可调延时单元内的原始低速电数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部始终对准超短光脉冲采样序列；
(2.2)将超短光脉冲源所产生的光脉冲采样序列和经过可调延时单元的非归零码型或归零码型原始低速电数据包信号同时输入到电光采样单元，得到以超短光脉冲为载体、与原始低速电数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
2.根据权利要求1所述的低占空比光数据包信号的产生方法，其特征在于：所述的电光采样单元为LiNbO3强度调制器或电吸收调制器。
3.根据权利要求1或2所述的低占空比光数据包信号的产生方法，其特征在于：所述的超短光脉冲源是能与外部数据时钟信号同步的超短光脉冲源。
4.根据权利要求3所述的低占空比光数据包信号的产生方法，其特征在于：所述的超短光脉冲源为主动锁模激光器、增益开关激光器或连续波激光器级联电吸收调制器。
5.一种低占空比光数据包信号的产生方法，其实现步骤包括：
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的速率较低的原始光数据包信号输入到光电转换器件中，得到速率为fb的非归零码型或归零码型的速率较低的电数据包信号；
(1.2)将光电转换后得到的速率为fb的速率较低的电数据包信号直接输入到电时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号；
(1.3)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动能与外部数据时钟信号同步的超短光脉冲源，获得与光电转换后得到的速率较低的电数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列；
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的速率较低的电数据包信号施加到电可调延时单元，控制电可调延时单元的延时时间，使电可调延时单元内的速率较低的电数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部始终对准超短光脉冲采样序列；
(2.2)将超短光脉冲源所产生的光脉冲采样序列和经过可调延时单元的非归零码型或归零码型速率较低的电数据包信号同时输入到电光采样单元，得到以超短光脉冲为载体、与速率较低的电数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
6.根据权利要求5所述的低占空比光数据包信号的产生方法，其特征在于：所述的电光采样单元为LiNbO3强度调制器或电吸收调制器。
7.根据权利要求5或6所述的低占空比光数据包信号的产生方法，其特征在于：所述的超短光脉冲源是能与外部数据时钟信号同步的超短光脉冲源。
8.根据权利要求7所述的低占空比光数据包信号的产生方法，其特征在于：所述的超短光脉冲源为主动锁模激光器、增益开关激光器或连续波激光器级联电吸收调制器。
9.一种低占空比光数据包信号的产生方法，其实现步骤包括：
(1)产生超短光脉冲采样序列：
(1.1)将待转换的速率为fb的较高速的原始光数据包信号直接输入到光时钟恢复单元中，产生重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号；
(1.2)用重复频率为fb的正弦波或余弦波电时钟信号驱动能与外部数据时钟信号同步的超短光脉冲源，获得与较高速的原始光数据包信号同步、重复频率为fb的超短光脉冲采样序列；
(2)得到低占空比光学数据包信号：
(2.1)将速率为fb的较高速的原始光数据包信号施加到光可调延时单元，控制光可调延时单元的延时时间，使光可调延时单元内的较高速的原始光数据包信号的非归零码型或归零码型的信号脉冲的顶部或底部始终对准超短光脉冲采样序列；
(2.2)将超短光脉冲源所产生的光脉冲采样序列和经过可调延时单元的非归零码型或归零码型较高速的原始光数据包信号同时输入到全光采样单元，得到以超短光脉冲为载体、与较高速的原始光数据包信号同步、重复频率为fb的低占空比光学数据包信号。
10.根据权利要求9所述的低占空比光数据包信号的产生方法，其特征在于：所述的全光采样单元为光纤或半导体光器件中的非线性光学效应所生成的超快光学逻辑“与”门或超快、超窄的光学时间门。
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