CN102169271B - 基于液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器 - Google Patents
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Abstract
一种光纤通信技术领域的基于液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器，包括：入口光准直器、出口光准直器、液晶光栅、光偏振器、由电压控制的扭曲向列液晶板、双折射晶体、反射镜片和光衰减端口，入口光准直器和出口光准直器分别与液晶光栅相连，液晶光栅、光偏振器、由电压控制的扭曲向列液晶板和双折射晶体依次同轴设置，反射镜片和光衰减端口分别设置于双折射晶体的末端并正对出口光准直器和入口光准直器。本发明非常适宜用在光频谱幅度光码分复用系统中。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的系统及其传输方法，具体是一种基于液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器。
背景技术
光码分复用技术是一种光纤通信技术领域的复用技术。随着网络用户的增多和对带宽的需求越来越高，时分复用无源光网络已开始大量商用部署。而光码分复用技术是一种不同于时分复用的多址接入技术。它可以很好的用在时分复用无源光网络中，提高网络用户容量或者传输速率，是当前商用的无源光网络的很好的后继升级技术之一。在光码分复用光通信系统中，光编码解码器是其实现的关键器件，光编码解码器的性能对此类光通信系统的接入用户数目，信噪比等有直接的决定作用，所以研制适合光码分复用技术的性能良好的光编码解码器是将光码分多址接入技术推向实际应用的关键步骤。当前研究较多的是基于阵列波导光栅或者超结构光纤光栅的光/编解码。它们有技术成熟，易于集成的优点，但是重构困难。而液晶材料在控制电压的作用下对光线有展曲、扭曲和弯曲等作用，将其用在频谱幅度编码光码分复用技术中，作为光编码解码器就可以解决光编码解码器的可重构需求。
经过对现有技术文献的检索发现，MuhsenAljada等人在《OPTICS EXPRESS(光学快递)》上发表了题为“Design of 10Gbps optical encoder/decoder structure for FE-OCDMA systemusing SOA and opto-VLSI processors(基于SOA和光学VLSI处理器设计的FE-OCDMA系统的10Gbps光编码解码器)”的文章，该文提出了一种基于SOA和VLSI处理器的光编码解码器，在本编码解码器中利用液晶相位全息阵列对频谱进行编码解码，实现了光编码解码器的可重构问题，但是带宽精度太低，消光比低，能够编码的码字长度受限，因此使得光码分复用系统的网络传输容量受限。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器，利用液晶的偏振调制特点进行光频谱幅度编码解码。当液晶材料被施加电压后，液晶的分子导向会朝向一个固定的方向，而分子导向会改变入射到液晶中的光线的偏振面。以常见的一定厚度的扭曲向列液晶材料为例，当入射光初始偏振态是P偏振态时，在控制电压超过4伏时，会有超过99.99％的光保持偏振态不变，而当控制电压是零伏时，会有99.9％的光变为s偏振态，和原来的偏振态垂直。而被控制偏振的光线通过偏振分光器件就可以将不同偏振态的光导向不同的方向，实现频谱幅度编码。所以改变控制电压即可以改变输出光线的光谱频率成分，从而实现光编码解码的重构。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：入口光准直器、出口光准直器、液晶光栅、光偏振器、由电压控制的扭曲向列液晶板、双折射晶体、反射镜片和光衰减端口，其中：入口光准直器和出口光准直器分别与液晶光栅相连，液晶光栅、光偏振器、由电压控制的扭曲向列液晶板和双折射晶体依次同轴设置，反射镜片和光衰减端口分别设置于双折射晶体的末端并正对出口光准直器和入口光准直器。
本发明通过以下方式进行工作：
第一步，经过入口光准直器的光被准直到液晶光栅的下半部分，被分成各个频率成分在空间上分开的光。
第二步，将第一步得到的频率成分在空间上分开的光传输给光偏振器的下半部分，得到单一偏振态的频率成分在空间上分开的光。
第三步，将第二步得到的单一偏振态的频率成分在空间上分开的光传输给由电路控制的扭曲向列液晶板面板下半部分，得到各个频率成分偏振态不变的光或偏振态变化90度的光。
第四步，经第三步得到的偏振态变化90度的光传输给双折射晶体的下半部分，得到直接输出给损耗端口的光；经第三步得到的偏振态不变的光传输给双折射晶体的下半部分，得到传输给反射镜的光。
第五步，将第四步得到的传输给反射镜的光，经反射镜反射给由电路控制的扭曲向列液晶板面板上半部分，光的偏振态不变。
第六步，将第五步得到的反射回由电路控制的扭曲向列液晶板面板上半部分的光经过由电路控制的扭曲向列液晶板面板上半部分后，得到各个频率成分偏振态改变90度的光或偏振态不变的光。
第七步，将第六步得到的各个频率成分偏振态不变的光经过光偏振器的上半部分后，得到导向液晶光栅的偏振态不变的光；将第六步得到的各个频率成分偏振态改变的光经过光偏振器的上半部分后，光被吸收。
第八步，将第七步得到的导向液晶光栅的偏振态不变的光经过液晶光栅后，得到各个频率在空间上耦合在一起的光。
第九步，将第八步得到的各个频率在空间上耦合在一起的光经过出口光准直器，得到可以耦合到传输光纤中的光。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：不同频率的光的选择是基于液晶的偏振调制，可以实现灵活控制，因此可以重构光频谱幅度编码解码器；输出到出口的光均两次经过有电压控制的液晶面板，进行偏振调制，可以高效的阻塞不需要的频谱成分，因此基于此液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器具有高消光比。上述特点使得此编码解码器非常适宜用在光频谱幅度光码分复用系统中。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：入口光准直器1、出口光准直器2、液晶光栅3、光偏振器4、扭曲向列液晶板5、双折射晶体6、反射镜片7和光衰减端口8，其中：入口光准直器1和出口光准直器2分别与液晶光栅3相连，液晶光栅3、光偏振器4、扭曲向列液晶板5和双折射晶体6依次同轴设置，反射镜片7和光衰减端口8分别设置于双折射晶体6的末端并正对出口光准直器2和入口光准直器1。
本实施例涉及的上述基于液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器的编码解码光路过程，包括以下步骤：
第一步，经过入口光准直器1的光被准直到液晶光栅3的下半部分，被分成各个频率成分在空间上分开的光。
第二步，将第一步得到的频率成分在空间上分开的光传输给光偏振器4的下半部分，得到单一偏振态的频率成分在空间上分开的光。
第三步，将第二步得到的单一偏振态的频率成分在空间上分开的光传输给由电压控制的扭曲向列液晶板面板5的下半部分，得到各个频率成分偏振态不变的光或偏振态变化90度的光。
第四步，经第三步得到的偏振态变化90度的光传输给双折射晶体6的下半部分，得到直接输出给损耗端口8的光；经第三步得到的偏振态不变的光传输给双折射晶体8的下半部分，得到传输给反射镜片7的光。
第五步，将第四步得到的传输给反射镜片7的光，经反射镜7反射给由电压控制的扭曲向列液晶板面板5的上半部分，光的偏振态不变。
第六步，将第五步得到的反射回由电压控制的扭曲向列液晶板5的上半部分的光经过由电压控制的扭曲向列液晶板5的上半部分后，得到各个频率成分偏振态改变90度的光或偏振态不变的光。
第七步，将第六步得到的各个频率成分偏振态不变的光经过光偏振器4的上半部分后，得到导向液晶光栅3的上半部分的偏振态不变的光；将第六步得到的各个频率成分偏振态改变的光经过光偏振器4的上半部分后，光被吸收。
第八步，将第七步得到的导向液晶光栅3的上半部分的偏振态不变的光经过液晶光栅3的上半部分后，得到各个频率在空间上耦合在一起的光。
第九步，将第八步得到的各个频率在空间上耦合在一起的光经过出口光准直器2，得到可以耦合到传输光纤中的光。
本实施例的优点：不同频率的光的选择是基于液晶的偏振调制，可以实现灵活控制，因此可以重构光频谱幅度编码解码器；输出到出口的光均两次经过由电压控制的液晶板，进行偏振调制，可以高效的阻塞不需要的频谱成分，因此基于此液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器具有高达40dB的消光比，而一般的光编码解码器只有25dB左右的消光比。上述特点使得此编码解码器非常适宜用在光频谱幅度光码分复用系统中。
Claims (1)
1.一种基于液晶偏振调制的光频谱幅度编码解码器，包括：入口光准直器、出口光准直器、液晶光栅、光偏振器、由电压控制的扭曲向列液晶板、双折射晶体、反射镜片和光衰减端口，其特征在于：入口光准直器和出口光准直器分别与液晶光栅相连，入口光准直器与液晶光栅的下半部分相连，出口光准直器与液晶光栅的上半部分相连，液晶光栅、光偏振器、由电压控制的扭曲向列液晶板和双折射晶体依次同轴设置，反射镜片和光衰减端口分别设置于双折射晶体的末端并正对出口光准直器和入口光准直器。
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