CN101453274B - 一种抑制噪声的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制噪声的方法及装置,属于光通信领域。所述方法包括:将劣化信号与泵浦光耦合后进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行偏振滤波处理,以抑制“0”码噪声。所述装置包括:耦合器、调制器、差分时延模块和偏振滤波模块。作为另一种优选的方案,所述装置包括:耦合器、调制器、差分时延模块、限幅放大模块和偏振滤波模块。通过本发明所述技术方案,可以更好地抑制噪声,能更好地改善光信号的接收质量。

Description

一种抑制噪声的方法及装置
技术领域
本发明涉及光通信领域,特别涉及一种抑制噪声的方法及装置。
背景技术
随着光传输速率的提高和信号的无电中继传输距离的延伸,收端信号的劣化对接收技术提出了越来越高的要求。超高速光信号抗信道色散和PMD(PMD,Polarization ModeDispersion,偏振模色散)的能力越来越有限,即使采用了较高谱效率调制技术的信号,在超高速条件下,信号的大幅度展宽也是不可避免的,这对接收机提出了很高的要求;在数千公里的无电中继传输链路中,大量EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier,掺铒光纤放大器)的引入极大劣化了收端信号的OSNR(Optical Signal Noise Ratio,光信噪比),如何在很低的OSNR条件下获得符合标准的BER(Bit Error Rate,误比特率)成为超高速系统中衡量接收机性能的一个关键指标。
获得低OSNR的方法之一就是抑制噪声。噪声在时域领域可以分为“1”码噪声和“0”码噪声,现有技术中对于“0”码噪声的抑制效果受限于非线性器件(如电吸收调制器或者半导体光放大器)的吸收特性,更好的“0”码噪声抑制功能对非线性器件的工艺提出了更高要求。但基于目前的技术条件下,进一步提高非线性期间的工艺水平不仅实现困难,而且会增加期间的成本。现有技术中,兼有“0”码噪声抑制功能和“1”码噪声抑制功能的噪声抑制单元是由结构上分离的串联的“0”码噪声抑制单元和“1”码噪声抑制单元实现的。由于结构上的串联关系,这种噪声抑制单元无法同时达到最优的“0”码噪声抑制效果和“1”码噪声抑制效果。
发明内容
为了能够低成本、较容易地抑制劣化信号中“0”码噪声,和实现对劣化信号中的“0”码噪声和“1”码噪声的混合抑制,本发明实施例提供了一种抑制噪声的方法及装置。所述技术方案如下:
一种抑制噪声的方法,所述方法包括:
将劣化信号与泵浦光耦合后进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行偏振滤波处理,以抑制“0”码噪声。
一种抑制噪声的方法,所述方法包括:
将劣化信号和泵浦光耦合后进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行限幅放大,得到“1”码噪声被抑制的泵浦光;
对所述“1”码噪声被抑制的泵浦光进行偏振滤波处理,得到“0”码噪声被抑制的泵浦光。
一种抑制噪声的装置,所述装置包括:
耦合器,用于对输入的劣化信号和泵浦光进行耦合处理;
调制器,用于对所述经耦合的劣化信号和泵浦光进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
差分时延模块,用于对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
偏振滤波模块,用于对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行偏振滤波处理,抑制“0”码噪声。
一种抑制噪声的装置,所述装置包括:
耦合器,用于对输入的劣化信号和泵浦光进行耦合处理;
调制器,用于对所述经耦合的劣化信号和泵浦光进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
差分时延模块,用于对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
限幅放大模块,用于对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行限幅放大,得到“1”码噪声被抑制的泵浦光;
偏振滤波模块,用于对所述“1”码噪声被抑制的泵浦光进行偏振滤波处理,得到“0”码噪声被抑制的泵浦光。
本发明实施例提供的技术方案,通过交叉相位调制或是交叉增益调制、差分时延和偏振滤波等步骤,可以在不提高现有非线性器件的工艺要求的情况下,能够低成本和较容易地抑制劣化信号中的“0”码噪声,从而能够改善光信号的接收质量;通过交叉增益调制或交叉相位调制,差分时延、限幅放大以及偏振滤波等步骤,可以对“0”码噪声和“1”码噪声进行混合抑制,从而能更好地改善光信号的接收质量。
附图说明
图1是现有技术提供的光相干接收系统示意图;
图2是本发明实施例1提供的一种抑制噪声的方法的流程图;
图3是本发明实施例2提供的一种抑制噪声的方法的流程图;
图4、6是本发明实施例3提供的一种抑制噪声的装置的示意图;
图5是本发明实施例4提供的一种抑制噪声的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
本发明实施例提供了一种抑制“0”码噪声的方法,该方法通过交叉相位调制或交叉增益调制,差分时延以及偏振滤波等步骤,能够抑制“0”码噪声。如图2所示,本发明实施例具体的步骤如下:
步骤101:输入的劣化信号经光放大器放大后,通过耦合器与光泵浦产生的泵浦光耦合后,输入到半导体光放大器,经交叉增益调制或交叉相位调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光与经调制的劣化信号,并输入到偏振控制器1。
交叉增益调制和交叉相位调制是两种实现波长转换的技术。交叉增益调制的实质是通过幅度调制实现波长变换,交叉相位调制的实质是通过相位调制实现波长变换。交叉增益调制或交叉相位调制的主要作用是劣化信号中的信息承载到泵浦光,为以后抑制“0”码噪声做准备。但在交叉增益调制或交叉增益调制的过程中,部分带内噪声被留在原来的频谱位置,从而起到抑制部分“0”噪声和部分“1”码噪声的功能,但这只是附加功能。
其中,光放大器会引入噪声,其原因是当载流子从高能级向低能级跃迁时,由光放大器自发辐射出来的是噪声,该噪声属于带外噪声,该噪声含有“0”码噪声和“1”码噪声。
半导体光放大器也会引入噪声,其引入噪声的原因与引入噪声的性质与光放大器引入噪声的原因与引入噪声的性质相同,不再赘述。
经过调制的劣化信号的幅度特性和相位特性进一步恶化,会与带外噪声一起被滤除。
步骤102:承载劣化信号中信息的泵浦光经偏振控制器1调整偏振方向后,得到两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到双折射光纤,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到光带通滤波器。
偏振控制器1调整泵浦光的偏振方向,使得到的两路功率相同的矢量合成的泵浦光在经过双折射光纤时,两路功率相同的矢量分别与折射光纤的快慢轴的偏振方向相同,两路功率相同的矢量产生相对时延,这样两路功率相同的矢量和在时间轴上的偏振方向在主偏振态附近张开,即使“1”码位置的泵浦光的偏振方向和“0”码位置的泵浦光的偏振方向不同,从而得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光。
其中,偏振控制器1调整泵浦光的偏振方向,也会得到两路功率不同的矢量合成的泵浦光,作为一种优选的方案,得到两路功率相同的矢量合成的泵浦光,可以使以后抑制噪声的效果最好,但不是必要的。
其中,双折射光纤可以换为双折射晶体或其它类似双折射装置。
作为另一种优选的方案,可以将偏振控制器和双折射光纤替换成偏振分束器、光延时线和偏振耦合器,但所起的功能相同。具体的处理过程如下:从半导体光放大器输入的承载劣化信号中信息的泵浦光经偏振分束器,得到两路功率相同的矢量,并从其两个端口输出,一路直接输入到偏振耦合器,另一路输入到光延时线;光延时线对输入的一路矢量引入时延;偏振耦合器将产生相对时延的两路功率相同的矢量偏振耦合输出,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到光带通滤波器。
经调制的劣化信号同样也经偏振控制器1和一段双折射光纤后输入到光带通滤波器。
步骤103:经调制的劣化信号以及光放大器和半导体光放大器引入的带外噪声被光带通滤波器1滤除,具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光经输入到偏振控制器2。
为了更好的实现抑制噪声的目的,可以增加光带通滤波器,该光带通滤波器将信号带宽以内的频谱成分透传,即将具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光透传,同时阻塞信号带宽以外的频谱成分和该频谱位置的噪声,即滤除光放大器和半导体光放大器引入的带外噪声以及经调制的劣化信号。
步骤104:具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光经偏振控制器2调整偏振方向后,得到调整偏振方向的泵浦光,并输入到偏振分束器,得到“0”码噪声被抑制的泵浦光,即得到优化信号。
偏振控制器2通过调整具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光的偏振方向,得到调整偏振方向的泵浦光,该泵浦光的“1”码位置的泵浦光和偏振分束器的本征方向相同,从而使该泵浦光通过偏振分束器时,“1”码位置的泵浦光得以通过,“0”码位置的泵浦光被滤除,进而得到“0”码噪声被抑制的泵浦光,即得到优化信号。
本实施例通过交叉相位调制或是交叉增益调制、差分时延和偏振滤波等步骤,以抑制劣化信号中的“0”码噪声,从而能够改善光信号的接收质量。
实施例2
实施例1中,仅抑制“0”码噪声,本发明实施例提供了一种抑制“1”码噪声和“0”码噪声的方法,该方法通过交叉相位调制或是交叉增益调制、差分时延、限幅放大和偏振滤波等步骤,以抑制劣化信号中的“0”码噪声与“1”码噪声。如图3所示,本发明实施例的具体步骤如下:
步骤201:输入的劣化信号经光放大器放大后,通过耦合器与光泵浦产生的泵浦光耦合后,输入到半导体光放大器1,经交叉增益调制或交叉相位调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光与经调制的劣化信号,并输入到偏振控制器1。
具体步骤与本发明实施例1中的步骤101相同,不再赘述。
步骤202:承载劣化信号中信息的泵浦光经偏振控制器1调整偏振方向后,得到两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到双折射光纤,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到光带通滤波器1。
具体步骤与本发明实施例1中的步骤102相同,不再赘述。
步骤203:经调制的劣化信号以及光放大器和半导体光放大器1引入的带外噪声被光带通滤波器1滤除,具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光经隔离器输入到半导体光放大器2。
具体步骤与本发明实施例1中的步骤103类似,不再赘述。
步骤204:具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光经半导体光放大器2限幅放大后,得到“1”码噪声被抑制的泵浦光,并输入到偏振控制器2。
限幅放大意味着将信号包络上所有时点的值统一放大到某一特定值(该特定值取决于半导体光放大器的饱和能量),从而能消除信号包络的噪声起伏,进而起到抑制“1”码噪声的功能。
半导体光放大器2会引入噪声,其引入噪声的原因与引入噪声的性质与本发明实施例1中的步骤101中的光放大器引入噪声的原因和引入噪声的性质相同,不再赘述。
步骤205:“1”码噪声被抑制的泵浦光经偏振控制器2调整偏振方向后,得到调整偏振方向的泵浦光,并输入到偏振分束器,得到“0”码噪声被抑制的泵浦光,并输入到光带通滤波器2。
偏振控制器2通过调整“0”码噪声被抑制的泵浦光的偏振方向,得到调整偏振方向的泵浦光,该泵浦光的“1”码位置的泵浦光和偏振分束器的本征方向相同,从而使该泵浦光通过偏振分束器时,“1”码位置的泵浦光得以通过,“0”码位置的泵浦光被滤除,进而得到“0”码噪声被抑制的泵浦光。
步骤206:光带通滤波器2滤去半导体光放大器2引入的带外噪声,输出“0”码噪声被抑制的泵浦光,即得到优化信号。
本实施例通过交叉相位调制或是交叉增益调制、差分时延、限幅放大和偏振滤波等步骤,对劣化信号中的“0”码噪声与“1”码噪声进行混合抑制,从而能够改善光信号的接收质量。
实施例3
本发明实施例提供了一种抑制噪声的装置,如图4所示,输入的劣化信号λ1经抑制“0”码噪声后,得到优化信号λ2,该装置包括:
光泵浦,用于输出泵浦光,并输入到耦合器。
光放大器,接收劣化信号λ1,并进行放大,得到放大的劣化信号λ1,并输入到耦合器。
耦合器,用于接收放大的劣化信号λ1与泵浦光,进行耦合处理后,输入到半导体光放大器。
半导体光放大器,用于接收经耦合处理过的劣化信号λ1和泵浦光,并进行交叉增益调制或交叉相位调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光与经调制的劣化信号λ1,并输入到偏振控制器1和双折射光纤。
偏振控制器1和双折射光纤,接收承载劣化信号中信息的泵浦光和经调制的劣化信号λ1,并进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到光带通滤波器。
经调制的劣化信号λ1经偏振控制器1和双折射光纤输入到光带通滤波器。
作为另一种优选的方案,可以将偏振控制器1和双折射光纤替换成偏振分束器1、光延时线和偏振耦合器,如图6所示,但所起的功能相同。具体的处理过程如下:从半导体光放大器输入的承载劣化信号中信息的泵浦光经偏振分束器1,得到两路功率相同的矢量,并从其两个端口输出,一路矢量直接输入到偏振耦合器,另一路矢量输入到光延时线;光延时线对输入的一路矢量引入时延;偏振耦合器将产生相对时延的两路功率相同的矢量偏振耦合输出,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到光带通滤波器。
光带通滤波器,用于接收具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光和经调制的劣化信号,进行光带通滤波处理,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到偏振控制器2和偏振分束器。
偏振控制器2和偏振分束器,用于接收具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并进行偏振滤波处理,得到“0”码噪声被抑制的泵浦光,即得到优化信号λ2。
本实施例通过采用半导体光放大器进行交叉增益调制或交叉相位调制,偏振控制器和双折射光纤进行差分时延处理,以及偏振控制器和偏振分束器进行偏振滤波处理,可以在不提高现有器件的工艺情况下,更好地抑制“0”码噪声,从而能更好地改善光信号的接收质量。
实施例4
本发明实施例提供了一种抑制噪声的装置,如图5所示,输入的劣化信号λ1经抑制“0”码噪声和“1”码噪声后,得到优化信号λ2,该装置包括:
光泵浦,用于输出泵浦光,并输入到耦合器。
光放大器,接收劣化信号λ1,并进行放大,得到放大的劣化信号λ1,并输入到耦合器。
耦合器,用于接收放大的劣化信号与泵浦光,进行耦合处理后,输入到半导体光放大器。
半导体光放大器,用于接收经耦合处理过的劣化信号和泵浦光,并进行交叉增益调制或交叉相位调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光与经调制的劣化信号λ1,并输入到偏振控制器1和双折射光纤。
偏振控制器1和双折射光纤,接收承载劣化信号中信息的泵浦光和经调制的劣化信号λ1,并进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到光带通滤波器。
经调制的劣化信号λ1经偏振控制器1和双折射光纤输入到光带通滤波器。
与实施例3相同的是,本发明实施例中的偏振控制器1和双折射光纤可以替换为偏振分束器、光延时线和偏振耦合器,具体处理过程与实施例3相同,不再赘述。
光带通滤波器,用于接收具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光和经调制的劣化信号λ1,进行光带通滤波处理,得到具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并输入到半导体光放大器。
半导体光放大器2,用于接收具有相对时延的两路功率相同的矢量合成的泵浦光,并进行限幅放大,得到“1”码噪声被抑制的泵浦光,并输入到偏振控制器2和偏振分束器。
偏振控制器2和偏振分束器,用于接收“1”码噪声被抑制的泵浦光,进行偏振滤波处理,得到“0”码被抑制的泵浦光,并输入到光带通滤波器2。
光带通滤波器2,用于进行光带通滤波处理,得到“0”码被抑制的泵浦光,即得到优化信号λ2。
本实施例通过采用半导体光放大器1进行交叉增益调制或交叉相位调制,偏振控制器和双折射光纤进行差分时延处理,半导体光放大器2进行限幅放大以及偏振控制器和偏振分束器进行偏振滤波处理,可以进行“0”码噪声和“1”码噪声的混合抑制,从而能更好地改善光信号的接收质量。
本发明实施例提供的技术方案,通过交叉相位调制或是交叉增益调制、差分时延和偏振滤波等步骤,可以在不提高现有非线性器件的工艺要求的情况下,能够低成本和较容易地抑制劣化信号中的“0”码噪声,从而能够改善光信号的接收质量;通过交叉增益调制或交叉相位调制,差分时延、限幅放大以及偏振滤波等步骤,可以对“0”码噪声和“1”码噪声进行混合抑制,从而能更好地改善光信号的接收质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种抑制噪声的方法,其特征在于,所述方法包括:
将劣化信号与泵浦光耦合后进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行偏振滤波处理,以抑制“0”码噪声。
2.如权利要求1所述的抑制噪声的方法,其特征在于,所述调制具体包括:
交叉相位调制或/和交叉增益调制。
3.如权利要求1所述的抑制噪声的方法,其特征在于,所述两路矢量的功率相同。
4.如权利要求1所述的抑制噪声的方法,其特征在于,所述对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光的步骤具体包括:
调整所述承载劣化信号中信息的泵浦光的偏振方向,得到两路矢量合成的泵浦光;
对所述两路矢量合成的泵浦光进行双折射处理,得到所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光。
5.如权利要求1所述的抑制噪声的方法,其特征在于,所述对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光的步骤具体包括:
对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行偏振分束处理,得到两路矢量;
对所述两路矢量中的一路矢量引入时延,得到一路相对时延的矢量;
对所述一路相对时延的矢量和所述两路矢量中的另一路未引入时延的矢量进行偏振耦合处理,得到所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光。
6.如权利要求1所述的抑制噪声的方法,其特征在于,所述对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行偏振滤波处理包括:
对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行光带通滤波处理。
7.一种抑制噪声的方法,其特征在于,所述方法包括:
将劣化信号和泵浦光耦合后进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行限幅放大,得到“1”码噪声被抑制的泵浦光;
对所述“1”码噪声被抑制的泵浦光进行偏振滤波处理,得到“0”码噪声被抑制的泵浦光。
8.如权利要求7所述的抑制噪声的方法,其特征在于,所述得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光之后,还包括:对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行光带通滤波处理。
9.一种抑制噪声的装置,其特征在于,所述装置包括:
耦合器,用于对输入的劣化信号和泵浦光进行耦合处理;
调制器,用于对所述经耦合处理的劣化信号和泵浦光进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
差分时延模块,用于对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
偏振滤波模块,用于对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行偏振滤波处理,抑制“0”码噪声。
10.如权利要求9所述的抑制噪声的装置,其特征在于,所述调制器为:
交叉增益调制器,用于对所述经耦合处理的劣化信号和泵浦光进行交叉增益调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光。
11.如权利要求9所述的抑制噪声的装置,其特征在于,所述调制器为:
交叉相位调制器,用于对所述经耦合处理的劣化信号和泵浦光进行交叉相位调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光。
12.如权利要求9所述的抑制噪声的装置,其特征在于,所述差分时延模块包括:
偏振控制器,用于调整所述承载劣化信号中信息的泵浦光的偏振方向,得到两路矢量合成的泵浦光;
双折射器,用于对所述两路矢量合成的泵浦光进行双折射处理,得到所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光。
13.如权利要求9所述的抑制噪声的装置,其特征在于,所述差分时延模块包括:
偏振分束器,用于对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行偏振分束处理,得到两路矢量;
相对时延器,用于对所述两路矢量中的一路矢量引入时延,得到一路相对时延的矢量;
偏振耦合器,用于对所述一路相对时延的矢量和所述两路矢量中的另一路未引入时延的矢量进行偏振耦合处理,得到所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光。
14.如权利要求9所述的抑制噪声的装置,其特征在于,所述装置还包括:
光带通处理模块,用于对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行光带通滤波处理。
15.一种抑制噪声的装置,其特征在于,所述装置包括:
耦合器,用于对输入的劣化信号和泵浦光进行耦合处理;
调制器,用于对所述经耦合的劣化信号和泵浦光进行调制,得到承载劣化信号中信息的泵浦光;
差分时延模块,用于对所述承载劣化信号中信息的泵浦光进行差分时延处理,得到具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光;
限幅放大模块,用于对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行限幅放大,得到“1”码噪声被抑制的泵浦光;
偏振滤波模块,用于对所述“1”码噪声被抑制的泵浦光进行偏振滤波处理,得到“0”码噪声被抑制的泵浦光。
16.如权利要求15所述的抑制噪声的装置,其特征在于,所述装置还包括:
光带通处理模块,用于对所述具有相对时延的两路矢量合成的泵浦光进行光带通滤波处理。
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