CN103616766B - Nrz到prz码型转换光纤光栅设计方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了NRZ到PRZ码型转换光纤光栅设计方法及其装置，该方法包括用超高斯函数描述光纤光栅的反射率和透射率；取反射谱的两分贝值，及其带宽之差；设定反射谱的一分贝值的带宽值，解超高斯函数，得到透射率函数；将输入的NRZ码流的频谱与透射率函数相乘得到滤波后码流的频谱，再进行逆傅里叶变换得到滤波后时域的码流波形；计算其Q值；取不同一分贝值的带宽值，获得若干个Q值；找出最大Q值、最佳带宽值，及对应透射率函数为光纤光栅的透射谱；采用包括离散反向层剥法获得折射率调制函数和局部啁啾函数。本发明的设计方法具有更大的通频带，具有更高的Q值，其陷波滤波特性可以优化设计，达到最佳滤波效果，实现高质量的码型转换。

Description

NRZ到PRZ码型转换光纤光栅设计方法及其装置

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及的是一种从非归零码（NRZ）到伪归零码（PRZ）的全光码型转换光线光栅设计方法及其转换装置。

背景技术

全光时钟恢复是未来高速大容量光通信系统的一项重要技术。对于归零（RZ）码型，由于其频谱中时钟分量很强，能很方便地直接进行时钟提取。但是，对于非归零（NRZ）码型，其频谱中的时钟分量很弱，直接提取时钟分量已毫无可能，需要先进行预处理。由于伪归零（PRZ）码型其频谱中含有较强的时钟分量，而从NRZ码型转换到PRZ码型比从NRZ码型转换到RZ码型要简单得多，所以NRZ码型转换到PRZ码型成为NRZ码型时钟提取过程中必不可少的重要环节。

目前，实现NRZ码型转换到PRZ码型的方法主要有：基于半导体光放大器非线性环镜（SOALOM），SOA串接滤波器，光纤型马赫-泽德干涉仪（或光纤时延干涉仪（DI）加温控装置，光学带通滤波器失谐滤波。其中，SOALOM体积较大，不易集成，偏振非常敏感，能较好的工作于10Gb/s和20Gb/s的速率，对于更高的速率，会存在很严重的码型效应。在SOALOM基础上，进一步简化得到SOA串接滤波器方案，此方案大大简化了实验装置，但依然会受到SOA载流子恢复时间的影响。光纤时延干涉仪DI为无源器件，与偏振无关，不存在SOA码型效应和ASE噪声等等，但DI需要温控装置，在高速应用中制作困难。光学带通滤波器失谐滤波方案，结构简单，能无源工作，适合于高速率码型转换，但是带通滤波带来的功率损耗大、Q因子低，转换效果不够理想，特别是，需要通过加大滤波器失谐量来抑制直流分量，这种情况下功率损耗也相应增大，这就使得噪声的影响非常明显，因而转换得到的PRZ信号质量会急剧下降，不利于下一步时钟恢复的实现。

发明内容

本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种基于陷波滤波光纤光栅的无源型NRZ到PRZ全光码型转换光纤光栅设计方法及转换装置，这有别于现有的基于光学带通滤波器失谐滤波的装置，相对带通滤波而言，陷波滤波具有更大的通频带，具有更高的Q值，而且利用一个专门设计的光纤光栅滤波，其陷波滤波特性可以优化设计，达到最佳滤波效果，实现高质量的码型转换。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种NRZ到PRZ码型转换光纤光栅设计方法，包括以下步骤：

步骤一，设定最小透过率，用超高斯函数描述光纤光栅的反射率，获得两个待定参数；

步骤二，设定反射谱中心波长为NRZ码流载波波长，利用能量守恒获得透射率的表达式；

步骤三，设定反射谱的第一分贝值和第二分贝值，以及第一分贝值和第二分贝值的带宽宽度之差，所述第一分贝值大于第二分贝值；

步骤四，设定反射谱的第一分贝值的带宽值，得到第二分贝值的带宽值；

步骤五，求解超高斯函数的两个待定系数的值，得到透射率的具体表达式；

步骤六，将输入的NRZ码流的频谱与透射率的具体表达式相乘得到滤波后码流的频谱，再进行逆傅里叶变换得到滤波后时域的码流波形；

步骤七，计算滤波后码流的品质因数；

步骤八、取不同的第一分贝值的带宽值，重复步骤四至步骤七，获得若干个品质因数；

步骤九、根据步骤八获得的若干个品质因数，找出最大品质因数，设定最大品质因数对应的第一分贝值的带宽值为最佳带宽值，对应透射率的具体表达式为光纤光栅的透射谱；

步骤十、根据光纤光栅的透射谱，采用包括离散反向层剥法获得折射率调制函数和局部啁啾函数。

一种利用上述方法设计获得的NRZ到PRZ码型转换装置，包括光纤光栅，所述光纤光栅设有供NRZ信号输入的输入端口和供PRZ信号输出的输出端口。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

与SOALOM或SOA串接滤波器等有源装置相比较，本发明无需外加任何其它有源或无源器件，能独立实现NRZ到PRZ全光码型转换，以无源方式工作，不存在SOA码型效应和ASE噪声等问题。与DI方案相比，无需外加温控装置即可稳定工作，真正做到单器件无源工作。DI方案在码流速率高于100Gb/s时要求两臂上的光纤长度差小于2mm，实现起来难度很高，稳定性也难以保证，而本发明不会因为码流速率提高而带来设计与制作上的困难。另外，还有以下优点：

1.首次提出用陷波滤波的方法实现NRZ到PRZ码型转换。

2.陷波滤波较带通滤波能减少滤波带来的功率损耗，实现高Q值、高信噪比滤波。

3.对码流速率的动态适用范围广。可在0.5倍最佳工作点码流速率到1.5倍最佳工作点码流速率范围内工作，在此范围内对码流速率透明。

4.装置简单，采用全光栅无源工作方式，节能环保，性能稳定，无附加噪声，与现有的光纤通信系统高度兼容。

5.利用光纤光栅的可调谐特性，可实现不同载波波长NRZ到PRZ码型转换。

附图说明

图1是实施例1的基本原理图；

图2是不同滤波深度情况下利用陷波滤波器实现40Gbit/s NRZ信号到PRZ转换模拟图；

图3是不同陷波宽度陷波滤波器对40Gbit/s NRZ频谱滤波时输出的PRZ码其Q值的变化图；

图4是最佳工作点为40Gbit/s的NRZ到PRZ码型转换光纤光栅的结构参数；

图5是用传输矩阵法模拟得到最佳工作点为40Gbit/s的NRZ到PRZ码型转换光纤光栅的透射谱；

图6是用传输矩阵法模拟得到最佳工作点为40Gbit/s的NRZ到PRZ码型转换光纤光栅的反射谱；

图7是以所设计的光纤光栅透射谱为陷波滤波器传递函数，40Gbit/s NRZ滤波前后的频谱图。

图8是滤波前40Gbit/s NRZ的波形以及滤波后得到的PRZ码流。

图9是最佳工作点为40Gbit/s的码型转换装置将不同码流速率NRZ码转换为PRZ码，PRZ码Q值的变化情况；

图10是最佳工作点为40Gbit/s的码型转换装置将码流速率为17Gbit/s的NRZ码转换为PRZ码，NRZ和PRZ的波形对比图；

图11是最佳工作点为40Gbit/s的码型转换装置将码流速率为17Gbit/s的NRZ码转换为PRZ码，码型转换装置对NRZ码流滤波前后的频谱对比图；

图12是最佳工作点为40Gbit/s的码型转换装置将码流速率为68Gbit/s的NRZ码转换为PRZ码，NRZ和PRZ的波形对比图；

图13是最佳工作点为40Gbit/s的码型转换装置将码流速率为68Gbit/s的NRZ码转换为PRZ码，码型转换装置对NRZ码流滤波前后的频谱对比图；

图14是不同陷波宽度陷波滤波器对60Gbit/s NRZ频谱滤波时输出的PRZ码其Q值的变化图；

图15是最佳工作点为60Gbit/s的NRZ到PRZ码型转换光纤光栅的结构参数；

图16是用传输矩阵法模拟得到最佳工作点为60Gbit/s的NRZ到PRZ码型转换光纤光栅的透射谱；

图17是用传输矩阵法模拟得到最佳工作点为60Gbit/s的NRZ到PRZ码型转换光纤光栅的反射谱；

图18是以所设计的光纤光栅透射谱为陷波滤波器传递函数，60Gbit/s NRZ码流滤波前后的频谱图。

图19是滤波前60Gbit/s NRZ的波形以及滤波后得到的PRZ码流波形。

图20是最佳工作点为60Gbit/s的码型转换装置将不同码流速率NRZ码转换为PRZ码，PRZ码Q值的变化情况；

图21是最佳工作点为60Gbit/s的码型转换装置将不同码流速率NRZ码转换为PRZ码，PRZ“1”码和“0”码的归一化标准差和归一化均值；

图22是本实施例1所述方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明实施例提供以40Gbit/s码流速率为最佳工作点、17Gbit/s到70Gbit/s为动态适用范围的NRZ到PRZ码型转换的装置，以实现将待转换NRZ信号转换成PRZ信号，具体原理如图1所示，NRZ信号从输入端1进入光纤光栅2，从输出端3输出PRZ信号。码型转换装置实质上就是一个特定设计的光纤光栅，其透射谱是根据NRZ频谱结构特点和NRZ到PRZ码型转换滤波要求而优化设计的，码型转换装置就是利用光纤光栅透射谱对NRZ频谱进行陷波滤波，极大的衰减载波附近的低频分量，无衰减的通过高频分量，从而实现NRZ到PRZ码型转换，在光纤光栅的透射端得到PRZ码流。图1中，左边的波形图为NRZ信号的波形图，右边的波形图为PRZ的波形图。其关键在于陷波滤波技术的设计、陷波滤波光纤光栅光谱响应的设计以及陷波滤波光纤光栅结构。

图2通过模拟以不同滤波深度进行陷波滤波的情况，给出滤波前后NRZ光谱变化的图形以及对应输出码流的波形。其直观地展示了陷波滤波的作用，说明了陷波滤波实现NRZ到PRZ码型转换的原理。图2（a）是滤波前后NRZ的光谱，图2（b）是滤波后输出码流的波形，图2（b）与图2（a）是一一对应的关系。随着图2（a）中滤波深度由-5dB逐步倍增到-40dB，NRZ光谱中载波附近的分量逐步减弱，对应图2（b）输出码流的直流部分和低频部分逐步减弱，即原NRZ脉冲1码上部平坦的部分凹陷；而NRZ脉冲中的“0”、“1”交变部分，即其上升沿和下降沿部分，因主要包含光谱中的高频部分而较好地保留下来。这里的陷波滤波器只对NRZ脉冲的直流部分及低频分量进行抑制，对高频部分不加衰减的通过，因此通过陷波滤波就可提取出NRZ脉冲上升沿和下降沿，获得NRZ信号的跳变信息，得到PRZ信号。

如图22所示，以下是NRZ到PRZ码型转换光纤光栅设计方法，包括步骤S0至步骤S9：

S0：设定最小透过率，用超高斯函数描述光纤光栅的反射率，获得两个待定参数。

本实施例以40Gbit/s的NRZ信号输入为例，为了获得高Q值PRZ信号，这里需要对谐波滤波器的陷波宽度和滤波深度进行优化设计。首先，陷波滤波的滤波深度越大越好，但是利用光纤光栅透射谱滤波，滤波深度取决于最小透过率T_min，而最小透过率通常受到制造工艺的限制，这里取T_min=-46dB。其次，对于给定码流速率，存在最佳的陷波宽度与之相匹配，这可通过模拟计算获得。

通常，人们用超高斯函数来描述光纤光栅的反射率R：

$R\left(\mathrm{\λ}\right)=(1-{10}^{-46/10})e^{-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_0)}^{2N}}{B}}$

其中N和B为超高斯函数的两个待定参数，λ₀为反射谱中心波长，对应于NRZ码流的载波波长，-46为最小透过率的分贝值。

S1：设定反射谱中心波长为NRZ码流载波波长，利用能量守恒获得透射率的表达式。

按照ITU-T规定的50GHz信道间隔DWDM系统载波波长列表选择，λ₀=1550.12nm。忽略光纤光栅的吸收，利用能量守恒即T+R=1，以及T_min=-46dB可得到透射率T：

$T\left(\mathrm{\λ}\right)=1-(1-{10}^{-46/10})\×e^{-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_0)}^{2N}}{B}}$

S2：设定反射谱的第一分贝值和第二分贝值，以及第一分贝值和第二分贝值的带宽宽度之差，所述第一分贝值大于第二分贝值。

具体地，设定反射谱的第一分贝值-6dB和第二分贝值-20dB，以及第一分贝值和第二分贝值的带宽宽度之差为0.28nm。

为了利用光纤光栅光谱透射谱进行陷波滤波，需要设计一个平顶宽度小、两侧滚降速度大的光纤光栅反射谱。对于滤波而言，滚降速度越大越好，但滚降速度越大，光栅制造难度增加甚至物理上难以实现，为了避免加工难度太大的问题，这里做一个较合理的选择，设定反射谱-6dB和-20dB带宽宽度之差为0.28nm。带宽宽度之差越小，制作难度越大；越大，滤波效果越差。这里只要设定一大一小两个分贝值之间的带宽就可以用来确定滤波器边沿的陡峭程度。光纤光栅反射谱-6dB带宽在0.78nm-1.23nm之间取值。在该范围内可以优化滤波器滤波的带宽，达到最佳PRZ码型输出。

S3：设定反射谱的第一分贝值的带宽值，得到第二分贝值的带宽值。

具体地，取定反射谱-6dB带宽的值，由反射谱-6dB和-20dB带宽宽度之差为0.28nm计算得到-20dB带宽的值。本实施例中-6dB的带宽值在0.78nm-1.23nm之间取值。

S4：求解超高斯函数的两个待定系数的值，得到透射率的具体表达式。

具体地，利用-6dB带宽值和-20dB带宽值，求解得到超高斯函数的两个待定系数N和B的值，从而得到透射率T的具体表达式，即陷波滤波器的传输函数。

S5：先将输入的NRZ码流的频谱与陷波滤波器的传输函数相乘得到滤波后码流的频谱，再进行逆傅里叶变换得到滤波后时域的码流波形。

S6：计算滤波后码流的品质因数（Q值）。

S7：取不同的第一分贝值的带宽值，重复步骤S3至步骤S6，获得若干个品质因数。

具体地，取不同的-6dB带宽值，重复步骤S3至步骤S6，获得如图3所示若干个Q值。

S8：根据步骤S7获得的若干个品质因数，找出最大品质因数，设定最大品质因数对应的第一分贝值的带宽值为最佳带宽值，对应透射率的具体表达式为光纤光栅的透射谱。

从步骤S7中找出最大Q值，以及设定对应的-6dB带宽值0.96nm为最佳宽度取值，对应传输函数（N=1.62835926和B=0.14171428）作为光纤光栅的透射谱，完成光纤光栅透射谱的优化设计。如图3中最大Q值为34.55。

S9：根据光纤光栅的透射谱，采用公有的技术，例如离散的反向层剥法获得如图4所示的折射率调制函数和局部啁啾函数，设计出光栅的结构。

设计出光栅的结构后，利用传输矩阵法，由折射率调制函数和局部啁啾函数模拟计算得到光纤光栅的透射谱如图5、反射谱如图6。图5表明模拟得到光纤光栅透射谱与目标值相吻合，可以很好地实现陷波滤波功能。

图7是以所设计的光纤光栅透射谱为陷波滤波器传递函数，40Gbit/s NRZ滤波前后的频谱图。图8给出滤波前40Gbit/s NRZ的波形以及滤波后得到的PRZ码流。计算得到的PRZ码流Q值为34.55，“1”码的均值为0.238，标准差仅为6.18×10^-3，码型效应很小，“0”码的均值为4.04×10^-4，标准差为7.17×10^-4，对直流和低频分量的滤波效果很好。

该NRZ到PRZ码型转换装置虽然是针对40Gbit/s码流速率设计的，但能在一定码流速率范围内正常工作，其动态适用范围为17Gbit/s-68Gbit/s，大于预期的20Gbit/s-60Gbit/s。预期的动态适用范围是0.5倍最佳工作点码流速率到1.5倍最佳工作点码流速率。图9给出了不同码流速率情况下该码型转换装置得到的PRZ码流的Q值，Q值半高全宽对应的码流范围为17Gbit/s-68Gbit/s，在此范围内该码型转换装置对码流速率透明。

图10和图11分别给出了17Gbit/s码流速率情况下转换前后NRZ码和PRZ的波形图、转换前后的频谱图。计算表明，此时Q值为16.94，“1”码的均值为0.225，标准差仅为0.0133，“0”码的均值为8.21×10^-6，标准差为1.02×10^-5，与40Gbit/s的参数比较可知，主要是由于“1”码的标准差增加引起Q值下降，这可解释为码流速率降低，NRZ频谱变窄，高频分量小部分进入陷波滤波器陷波区域，引起PRZ“1”码质量略微下降，但Q值依然较大，获得的PRZ依然具有很好的波形。

图12和图13分别给出了68Gbit/s码流速率情况下转换前后NRZ码和PRZ的波形图、转换前后的频谱图，计算表明，此时PRZ码流的Q值为16.93，其“1”码的均值为0.243，标准差仅为4.72×10^-3，“0”码的均值为7.32×10^-3，标准差为9.17×10^-3，与40Gbit/s的参数比较可知，主要是由于“0”码的均值和标准差增加从而引起Q值下降，这可解释为码流速率增加，NRZ频谱展宽，低频分量小部分溢出陷波滤波器陷波区域，引起PRZ“0”码质量略微下降，但PRZ的Q值依然较大，获得的PRZ依然具有很好的波形。

综合可知，本实施例中的码型转换装置可以在17Gbit/s到68Gbit/s之间工作，实现码流速率大动态范围、高Q值NRZ到PRZ码型转换。

实施例2

本发明实施例提供以60Gbit/s码流速率为最佳工作点、26Gbit/s到102Gbit/s为动态适用区间的NRZ到PRZ码型转换的装置，以实现将待转换NRZ码流转换成PRZ码流。该码型转换装置为一个光纤光栅，其透射谱用来对NRZ频谱进行陷波滤波，衰减直流和低频分量，提取出包含跳变信息的高频分量，形成在NRZ码流跳变处的脉冲信号，得到PRZ码流输出。

本实施例采用的步骤与实施例一相同，根据实施例1中描述的步骤，本实施例的光纤光栅反射谱-6dB带宽在0.9nm-1.5nm之间取值，模拟陷波滤波过程，得到PRZ码流Q值随光纤光栅反射谱-6dB带宽的变化情况如图14所示。由图14可知，在反射谱-6dB带宽为1.21nm时，输出的PRZ码流Q值最大，为36.6，码型转换效果最佳，此时对应传输函数（N=2.02758162和B=0.18698667）作为60Gbit/s码流速率NRZ到PRZ码型转换光纤光栅的透射谱，完成光纤光栅透射谱的优化设计。

根据优化设计得到的透射谱，采用反向层剥法得到光纤光栅的结构参数如图15所示，其中实线表示折射率调制函数，虚线表示局部啁啾函数。进一步，根据折射率调制函数和局部啁啾函数所描述的光纤光栅结构，运用传输矩阵法模拟计算得到该光栅结构对应的透射谱和反射谱分别如图16和图17所示。由图16可知，模拟透射谱与目标透射谱相吻合，表明该光栅可以用来进行陷波滤波。利用该光纤光栅透射谱对60Gbit/s NRZ码流进行陷波滤波，NRZ码流滤波前后的频谱如图18所示，输入NRZ码流和输出的PRZ波形对比如图19所示。计算表明，图19中的PRZ码流Q值高达36.6，其“1”码的均值为0.238，标准差仅为6.15×10^-3，“0”码的均值为2.37×10^-4，标准差为4.24×10^-4。

该NRZ到PRZ码型转换装置虽然是针对60Gbit/s码流速率设计的，但能在26Gbit/s-102Gbit/s码流速率范围内正常工作，比预期的码流速率范围30Gbit/s-90Gbit/s大。图20给出了不同码流速率情况下该码型转换装置得到的PRZ码流的Q值，Q值半高全宽对应的码流范围为26Gbit/s-102Gbit/s，大于标称的动态工作范围30Gbit/s-90Gbit/s。图20表明Q值随着码流速率偏离60Gbit/s偏离量的增加而减小，但是正偏离量和负偏离量引起Q值下降的原因是有区别的。图21可以很好地用来说明这种区别。图21给出了不同码流速率情况下输出PRZ码流“1”码和“0”码归一化的标准差与均值，两条实线分别为“1”码和“0”码的归一化均值，两条虚线分别为“1”码和“0”码的归一化方差。由图可知。当码流速率相对最佳工作点60Gbit/s的偏移量为正时，主要是“0”码的标准差增加引起Q值下降；当码流速率相对最佳工作点60Gbit/s的偏离量为负时，主要是“1”码的标准差急剧增加同时“1”码的均值明显下降导致Q值下降。虽然如此，由于最佳工作点时对应的Q值大，达到36.6，因此Q值半高全宽对应的26Gbit/s-102Gbit/s码流速率范围内Q值都大于18，PRZ码流具有很好的波形。甚至在20Gbit/s-120Gbit/s码流速率范围内Q值都大于14，PRZ码流波形还很良好，表明该种光纤光栅陷波滤波NRZ到PRZ码型转换装置具有很大的码流速率动态适应范围。

实施例3

利用实施例1或实施例2所述的NRZ到PRZ码型转换光纤光栅设计方法可以获得如图1所示的NRZ到PRZ全光码型转换装置。其用于将正负二分之一最佳工作点码流速率范围内的待转换NRZ信号转换成对应的PRZ信号，包括具有特定的陷波型光谱响应的光纤光栅。所述光纤光栅包括供NRZ信号输入的输入端口和供PRZ信号输出的输出端口。所述光纤光栅的透射谱是为了达到通过大多数频率分量的同时将NRZ光谱中基频附近一定范围内的直流及低频分量衰减到极低水平的目的而设计的，其作用相当于一个陷波滤波器。

光纤光栅光谱响应所形成陷波滤波器的陷波宽度和陷波中心位置是根据NRZ信号的光谱结构特点和光纤光栅设计制作要求进行优化设计得到的。光纤光栅的结构参数包括折射率调制函数和局部啁啾函数是根据因果关系由光谱响应反演得到。光纤光栅可以采用公有的方法进行刻写和制作。

其中，待转换NRZ信号进入所述光纤光栅的输入端口，通过光纤光栅，经过陷波滤波，转换为PRZ信号，所述PRZ信号输出端口输出。从频域的角度分析，NRZ光谱中的基频部分对应的是NRZ脉冲中的直流部分，即NRZ脉冲上部平坦的部分；光谱中高频部分对应的是NRZ脉冲中的交变部分，即其上升沿和下降沿部分。所以，如果用一个陷波滤波器对NRZ光谱进行滤波，对NRZ脉冲的直流部分及低频分量进行抑制，对高频部分不加衰减的通过，就可提取出NRZ脉冲上升沿和下降沿，获得NRZ信号的跳变信息，得到PRZ信号。

所述光纤光栅就相当于一个陷波滤波器，且陷波宽度远小于通带宽度，虽然原则上该陷波滤波特性利用光纤光栅的透射谱或反射谱都可以实现，但是考虑到实现的难易程度和制作成本问题，这里选用透射谱形成陷波滤波器，这样入射光经过陷波滤波后从光纤光栅的输透射端口输出，故PRZ信号从所述光纤光栅的输出端口输出。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种NRZ到PRZ码型转换光纤光栅设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，设定最小透过率，用超高斯函数描述光纤光栅的反射率，获得两个待定参数；

步骤二，设定反射谱中心波长为NRZ码流载波波长，利用能量守恒获得透射率的表达式；

步骤三，设定反射谱的第一分贝值和第二分贝值，以及第一分贝值和第二分贝值的带宽宽度之差，所述第一分贝值大于第二分贝值；

步骤四，设定反射谱的第一分贝值的带宽值，得到第二分贝值的带宽值；

步骤五，求解超高斯函数的两个待定系数的值，得到透射率的具体表达式；

步骤六，将输入的NRZ码流的频谱与透射率的具体表达式相乘得到滤波后码流的频谱，再进行逆傅里叶变换得到滤波后时域的码流波形；

步骤七，计算滤波后码流的品质因数；

步骤八、取不同的第一分贝值的带宽值，重复步骤四至步骤七，获得若干个品质因数；

步骤九、根据步骤八获得的若干个品质因数，找出最大品质因数，设定最大品质因数对应的第一分贝值的带宽值为最佳带宽值，对应透射率的具体表达式为光纤光栅的透射谱；

步骤十、根据光纤光栅的透射谱，采用包括离散反向层剥法获得折射率调制函数和局部啁啾函数。

2.一种利用权利要求1所述方法设计获得的NRZ到PRZ码型转换装置，其特征在于：包括光纤光栅，所述光纤光栅设有供NRZ信号输入的输入端口和供PRZ信号输出的输出端口。