CN103634048B - N路光信号可调环路慢光缓存整形器 - Google Patents

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N路光信号可调环路慢光缓存整形器，适用于对高速光信号的存储、控制和处理领域。构成该器件的连接：第一光环形器（61）的第一接口经第一掺铒光纤放大器（41）与光信号（1）相连；N×1光耦合器（5）的N个分叉端口依次经第一至第N可调光衰减器（31、32、……、3N）与第一至第N泵浦光源（21、22、……、2N）相连，N×1光耦合器（5）的一字端口经第二掺铒光纤放大器（42）与第二光环形器（62）的第一接口相连；第一、第二光环形器（61，62）的第二接口分别连接2×2光开关（7）的第一、第二端口，其第三接口分别连接光隔离器（9）和光滤波器（10）；2×2光开关（7）的第三、第四端口经单模光纤（8）相连。<!--1-->

Description

N路光信号可调环路慢光缓存整形器
技术领域
本发明属于光通信技术领域，适用于对高速光信号的存储、控制和处理，特别涉及一种N路光信号可调环路慢光缓存整形器。
背景技术
信息网由传输和交换组成，目前传输部分已经完成了由电到光的革命，但是与超大容量光传输明显不匹配的是，信息的处理仍采用电子器件，受限于光电转换和电子器件的数据处理速度，很容易造成信息网络的拥塞。为了有效提高全光网络节点的吞吐量，避免不同用户间的网络竞争，迫切需要一种能对光信号进行有效延迟或缓存的光缓存器件。
光信号的传输时间为：，其中是光路的长度，是群速度，因此光缓存器的设计主要有两种思路：（1）延长传输路径的长度；（2）减慢光的速度。基于延长光传输路径的全光缓存器最常采用的是一种“交换延迟线”结构，它是由一系列2×2光开关和多段延迟光纤组成，通过接通不同的光开关，可按需要对光信号进行不同的延迟，但由于没有控制功能，信号的延迟只能通过光开关预先设定，使得这种类型光缓存器的应用范围受到极大限制。目前的改进方案主要是设计光纤反馈环路，如基于3×3耦合器的双环耦合型全光缓存器[吴重庆、付松年、董晖，“双环耦合全光缓存器”，国家发明专利02153429.2]和基于光开关矩阵的光缓存器[迟楠、张俊文，“基于N×N光开关矩阵的可调谐多环路多进制光缓存器”国家发明专利，200910055840.7]。
对于减慢光速，最有效的方法是基于量子相干效应的电磁诱导透明（EIT）技术，但由于需要在超低温（接近绝对零度）下进行，实验系统过于复杂、成本昂贵。另外，还有利用高色散二维波导光子晶体来减慢光速的方法，如[陆培祥、杨振宇、陈伟等，“一种基于光子晶体光纤的全光缓存器”，国家发明专利，200810047325.X],但是光子晶体与通信用单模光纤连接困难，有较高的插入损耗和偏振依赖性。此外，最近还有人提出利用宽带受激布里渊散射、受激拉曼放大或非线性布拉格光栅等来实现光速减慢的方案，但这些方案目前仍处于理论分析阶段，远未达到可实用化的程度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有光缓存器在性能、成本和应用上暴露的不足，提出一种N路光信号可调环路慢光缓存整形器，不仅可在泵浦光控制下实现光信号的慢光延迟，还能对光脉冲进行整形。
本发明的技术方案：
本发明提出一种N路光信号可调环路慢光缓存整形器，该慢光缓存整形器包括：光信号1，第一至第N泵浦光源21、22、……、2N，第一至第N可调光衰减器31、32、……、3N，第一、第二掺铒光纤放大器41、42，N×1光耦合器5，第一、第二光环形器61、62，2×2光开关7，单模光纤8，光隔离器9和光滤波器10。
所述各器件的连接如下：
所述的光信号1经第一掺铒光纤放大器41与第一光环形器61的第一接口611相连。
所述的第一至第N泵浦光源21、22、……、2N依次经第一至第N可调光衰减器31、32、……、3N与N×1光耦合器5的N个分叉端口相连，N×1光耦合器5的一字端口经第二掺铒光纤放大器42与第二光环形器62的第一接口621相连。
所述的第一光环形器61的第二接口612连接2×2光开关7的第一端口71，第二光环形器62的第二接口622连接2×2光开关7的第二端口72，2×2光开关7的第三端口73与第四端口74通过单模光纤8相连。
所述的第一光环形器61的第三接口613连接光隔离器9，第二光环形器62的第三接口623连接光滤波器10。
本发明提出的N路光信号可调环路慢光缓存整形器，其工作方式为：将N路光信号与N个泵浦光源经光开关在单模光纤中形成相反方向传输的环形腔谐振效应，并通过调节N个泵浦光源的输出波长和输出功率在单模光纤中形成受激布里渊散射效应，实现对N路光信号的慢光缓存和整形作用。
本发明的有益效果具体如下：
本发明提出的N路光信号可调环路慢光缓存整形器，将非线性受激布里渊散射慢光效应与环形谐振腔存储效应相结合，构成对光信号的慢光、存储、整形的一体化处理。该N路光信号可调环路慢光缓存整形器结构简单、成本低廉，对解决目前的网络拥塞、降低网络构建成本、推动全光网发展将具有重要的经济和社会意义。
附图说明
图1为N路光信号可调环路慢光缓存整形器，N为≥2的整数的结构示意图。
图2为N路光信号可调环路慢光缓存整形器，N=1的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施方式一
N路光信号可调环路慢光缓存整形器，N为≥2的整数的结构，如图1，该慢光缓存整形器包括：光信号1，第一至第N泵浦光源21、22、……、2N，第一至第N可调光衰减器31、32、……、3N，第一、第二掺铒光纤放大器41、42，N×1光耦合器5，第一、第二光环形器61、62，2×2光开关7，单模光纤8，光隔离器9和光滤波器10。
所述各器件的连接如下：
所述的光信号1经第一掺铒光纤放大器41与第一光环形器61的第一接口611相连。
所述的第一至第N泵浦光源21、22、……、2N依次经第一至第N可调光衰减器31、32、……、3N与N×1光耦合器5的N个分叉端口相连，N×1光耦合器5的一字端口经第二掺铒光纤放大器42与第二光环形器62的第一接口621相连。
所述的第一光环形器61的第二接口612连接2×2光开关7的第一端口71，第二光环形器62的第二接口622连接2×2光开关7的第二端口72，2×2光开关7的第三端口73与第四端口74通过单模光纤8相连。
所述的第一光环形器61的第三接口613连接光隔离器9，第二光环形器62的第三接口623连接光滤波器10。
实施方式二
N路光信号可调环路慢光缓存整形器，N=1的结构，如图2，该慢光缓存整形器包括：光信号1，第一泵浦光源21，第一可调光衰减器31，第一、第二掺铒光纤放大器41、42，第一、第二光环形器61、62，2×2光开关7，单模光纤8，光隔离器9和光滤波器10。
所述各器件的连接如下：
所述的光信号1经第一掺铒光纤放大器41与第一光环形器61的第一接口611相连。
所述的第一泵浦光源21经第一可调光衰减器31和第二掺铒光纤放大器42与第二光环形器62的第一接口621相连。
所述的第一光环形器61的第二接口612连接2×2光开关7的第一端口71，第二光环形器62的第二接口622连接2×2光开关7的第二端口72，2×2光开关7的第三端口73与第四端口74经单模光纤8相连；
所述的第一光环形器61的第三接口613连接光隔离器9，第二光环形器62的第三接口623连接光滤波器10。
实施方式中，所述的光信号1的第一至第N路信道中心频率位于单模光纤的1550纳米低损耗窗口。
实施方式中，所述的第一泵浦光源21的中心频率小于光信号的第一路信道中心频率10GHz，第二泵浦光源22的中心频率小于光信号的第二路信道中心频率10GHz，……，第N泵浦光源2N的中心频率小于光信号的第N路信道中心频率10GHz。
实施方式中，所述的单模光纤8为普通单模光纤，其长度≥2000米；或者单模光纤8为高非线性单模光纤，其长度在200米到1000米之间。

Claims (4)

1.N路光信号可调环路慢光缓存整形器，其特征在于：该慢光缓存整形器包括，第一至第N泵浦光源(21)、(22)、……、(2N)，第一至第N可调光衰减器(31)、(32)、……、(3N)，第一、第二掺铒光纤放大器(41)、(42)，N×1光耦合器(5)，第一、第二光环形器(61)、(62)，2×2光开关(7)，单模光纤(8)，光隔离器(9)和光滤波器(10)；
所述各器件的连接如下：
所述的第一掺铒光纤放大器(41)与第一光环形器(61)的第一接口(611)相连；
第一至第N泵浦光源(21)、(22)、……、(2N)依次经第一至第N可调光衰减器(31)、(32)、……、(3N)与N×1光耦合器(5)的N个分叉端口相连，N×1光耦合器(5)的一字端口经第二掺铒光纤放大器(42)与第二光环形器(62)的第一接口(621)相连；
第一光环形器(61)的第二接口(612)连接2×2光开关(7)的第一端口(71)，第二光环形器(62)的第二接口(622)连接2×2光开关(7)的第二端口(72)，2×2光开关(7)的第三端口(73)与第四端口(74)通过单模光纤(8)相连；
第一光环形器(61)的第三接口(613)连接光隔离器(9)，第二光环形器(62)的第三接口(623)连接光滤波器(10)；
N的取值范围是大于等于2的整数。
2.根据权利要求1所述的N路光信号可调环路慢光缓存整形器，其特征在于：
第一泵浦光源(21)经第一可调光衰减器(31)和第二掺铒光纤放大器(42)与第二光环形器(62)的第一接口(621)相连；
N＝1。
3.根据权利要求1所述的N路光信号可调环路慢光缓存整形器，其特征在于：第一泵浦光源(21)的中心频率小于第一路信道中心频率10GHz，第二泵浦光源(22)的中心频率小于第二路信道中心频率10GHz，……，第N泵浦光源(2N)的中心频率小于第N路信道中心频率10GHz。
4.根据权利要求1所述的N路光信号可调环路慢光缓存整形器，其特征在于：单模光纤(8)为普通单模光纤，其长度≥2000米；或者单模光纤(8)为高非线性单模光纤，其长度在200米到1000米之间。
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