CN103825657A

CN103825657A - 一种基于四波混频原理的多信道信号组播方法

Info

Publication number: CN103825657A
Application number: CN201410105192.2A
Authority: CN
Inventors: 王宏祥; 秦军; 纪越峰
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开了一种基于四波混频原理的多信道信号组播方法，属于全光信息处理技术领域。所述方法包括：分别产生两路信号光（主要针对高阶调制信号四相移键控（QPSK）、正交幅度调制（m-QAM）等）和两路泵浦光，耦合进入SOA，四路光波在SOA中发生FWM效应，产生一定数目的闲频光，产生的闲频光中一部分光与原有的两路输入信号光满足相位共轭的特性，携带相同的信息。通过对这部分光进行滤波以及相干接收进而完成了对两路不同信道信号同时的信号组播。此发明方法尚属首次对多路不同信号同时进行信号组播。

Description

一种基于四波混频原理的多信道信号组播方法

技术领域

本发明涉及一种光网络中特别是网关节点中利用非线性器件半导体光放大器（SOA）中的三阶非线性效应-四波混频（FWM）实现对两路不同信号同时进行组播的方法，属于全光信息处理技术领域。

背景技术

光网络中流量疏导技术对于网络资源的有效利用以及网络性能的提升有着重要影响。流量疏导技术的范畴包括信息的复用、解复用技术，信号上下路技术，数据交换技术以及信号组播技术等。信号组播技术通过把一个波长上的信号有效的组播到多个波长上可以有效的提升网络效率和资源利用率，近些年随着高清电视业务以及数据中心的数据迁移等业务的广泛涌现，信号组播技术起到越来越重要的作用。

全光信号处理技术在未来光网络中被视为非常具有前景的一项技术，随着通信领域传输技术的发展，宽带互联网开始普及，信号传输速率和通信容量的提升给人们带来了诸多好处，比如视频会议、高清电视、远程教育等，但同时也给网络带来了很大的压力。首当其冲的就是功耗问题，波分复用系统中，需要有与波长数量相对应的多路光电、电光信号转换电路。另外，电域内的路由和交换也有大量的功率消耗。另一方面就是处理速度问题，电域的处理速度已经成为整个光网络通信的瓶颈，对信号在全光的条件下进行处理可以有效的缓解上述问题。因此，全光信号处理技术引起人们越来越多的关注，其作为未来光网络的重要支撑技术，有着广阔发展前景和重要现实意义。

近些年来，由于其作用的重要性，全光信号组播技术引起了人们广泛而深入的研究，采用的主要方法是通过不同非线性器件中的不同非线性效应来完成。涉及到的非线性器件包括高非线性光纤（HNLF）、半导体光放大器（SOA）、光子晶体光纤（PCF）、硅基波导（Silicon Waveguide）以及周期性极化铌酸锂波导（PPLN）等。采用的主要非线性效应包括交叉相位调制（XPM）、交叉增益调制（XGM）、四波混频（FWM）效应以及各种级联二阶非线性效应等。然而，目前的信号组播技术针对的都是单一输入信道信号的组播，尚未涉及到对多个输入信道信号的组播。同时存在输入信号功率过大、转换效率较低以及系统复杂度高等问题。

SOA具有非线性效应强、动态增益和动态范围大、结构紧凑以及易集成等优势，在全光信号处理中具有特殊重要的地位。基于SOA的FWM效应具有对信号的比特率和调制格式透明，在很宽的波长范围内实现较高的增益，且SOA各种弛豫（载流子密度脉动、载流子加热和谱烧孔）时间短等特点。因此，采用SOA作为非线性介质利用FWM效应完成多输入信道信号的组播能够获得相对较高的转换效率、较低的输入信号功率等额外的优势。

发明内容

本发明提供一种基于四波混频原理的多路信号组播方法。所述技术方案如下：

一种基于四波混频原理的多路信号组播方法包括：

采用两路泵浦光加两路信号光共四个光波混频的方式，两路信号光和两路泵浦光产生后同时注入到SOA中，发生FWM效应，生成若干数目的闲频光。由于FWM的内部机理，新生成的闲频光与输入的信号光之间在相位上满足相位共轭的特性，携带的信息完全相同。经过论证，在两路泵浦光两路信号光输入的条件下可以完成对两路信号分别一路到三路（1-3）和一路到四路（1-4）信号的组播，信号光与泵浦光的不同位置决定了信号的不同组播数目。。

本发明提供的技术方案的有益效果是：采用全光方式进行信号组播，不受电设备速率的限制，结构相对简单，易于操作，同时对信号调制格式透明。采用SOA作为非线性介质，FWM转换效率相对较高，同时对信号的输入功率要求较低。本发明首次实现对多路信号（2路）同时进行1-n（n=3,4）的组播，尚属业界首次。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显然地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得的更多的附图。

图1是本发明实施例中一种基于四波混频原理的多路信号组播方法系统结构图；

图2是本发明实施例中一种基于四波混频原理的多路信号组播方法系统原理图；

图3是本发明实施例中一种基于四波混频原理的多路信号组播方法相干接收原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

参见图1本实施例提供了一种基于四波混频原理的多路信号组播方法，包括：

步骤1：待广播的两路信道信号的产生。本方法主要针对高阶调制信号（四相移键控（QPSK）、正交幅度调制（M-QAM）等）进行组播。两路光载波通过光源产生，然后经过耦合器进入IQ调制器（由任意波形发生器（AWG）加载数据信号，速率上需要控制在40Gbit/s以下）产生相应的高阶调制信号。产生的两路调制信号通过耦合器（OC）分成两路，采用光滤波器（OBPF）滤出两个信道的信号，光延时线（ODL）去除信号的相关性。掺饵光纤放大器（EDFA）对信号进行放大，并利用OBPF滤除EDFA引入的噪声。最后通过OC耦合两路信号，如图1所示。

步骤2：两路泵浦光信号的产生。为了减少额外的相位噪声对高阶调制信号的影响，倾向于选择线宽较小的信号光光源和泵浦光光源。两路泵浦光信号通过激光器产生后通过OC进行耦合。偏振控制器（PC）用于调节光的偏振状态使得SOA中FWM效应效率最高。

步骤3：触发FWM效应。步骤1中产生的信号光和步骤2中产生的泵浦光通过OC耦合注入SOA中，四个光波之间发生FWM效应，产生一系列的闲频光，如图2所示。图2中，两路信号光分别用黑色和灰色表示，组播后仍然用相同颜色表示。组播的各路信号在频率上与原来的信号光和泵浦光满足：f_abc＝f_a+f_b-f_c（a,b,c从1、2、3、4中选择，f1、f2为信号光，f3、f4为泵浦光）。

步骤4：对两路输入信号组播后的信号的接收。两路输入信号和泵浦信号经过SOA发生FWM效应，产生的闲频光通过波长选择开关（WSS）进行滤波进而进入相干接收机进行接收，解调恢复出原始信号，如图3所示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于四波混频原理的多信道信号组播方法，其特征在于：采用2路泵浦光与原输入的2路信号光共4个光波之间的相互作用完成信号的组播。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对两路信号光同时进行组播，在对信号进行组播的同时完成了波长转换。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对两路信号光分别实现1-3和1-4的组播，信号光和泵浦光的不同位置决定了不同的组播数目。