CN104317140B - 全光实现并行信号向串行信号转换的转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全光实现并行信号向串行信号转换的转换器，包括：锁模激光器用于输出周期为N路并行信号每符号周期T以及脉冲持续时间为T/N的脉冲光信号,N≥2；N路光分路器用于将接收的脉冲光信号分成N路周期和持续时间相同的脉冲光；N个调制器分别用于接收一路并行信号和一路脉冲光，并将每路并行信号调制到对应的脉冲光上，得到N路并行调制光信号；N个光延迟线分别用于对每一路并行调制光信号进行不同时间延迟，且延迟时间都为n×T/N，n取小于N的自然数；N路光合路器用于将经过延迟的N路并行调制光信号合并为一路串行光信号。本发明性能稳定、结构简单，可保证转换后信号的高质量；具有较广的适用范围以及较高的灵活性和实用性。

Description

全光实现并行信号向串行信号转换的转换器
技术领域
本发明涉及高速信号转换器领域，具体涉及一种全光实现并行信号向串行信号转换的转换器。
背景技术
随着现代通信网络对系统容量的要求不断提高，光通信应运而生。光通信一方面有效的提高了系统的容量，但另一方面光通信系统对电信号处理芯片的要求也同时提高。
目前的数字光通信系统中，电信号处理芯片的速度已经成为了整个数字光通信系统的瓶颈，为了进一步提高数字光通信的速率，必须提高数模和模数转换电子芯片的速度。然而，由于电信号处理芯片的连接串扰和信号本身的畸变导致由低速并行信号转换为高速串行信号的过程异常困难，电器件结构极为复杂，而电器件这一瓶颈较难克服，也致使这一转换过程无法在电器件方面得到简化。但是近些年随着全光信号处理的不断发展和进步，相对于在电信号上完成的复杂程度，上述转换过程在光信号上完成显得较为简单，因此可以用全光信号处理的方法来完成这一低速并行信号到高速串行信号的转换过程。
锁模激光器近几年来得到了飞速的发展，并得到广泛应用。锁模激光器可以提供周期可调超高精度的重复脉冲序列，同时脉冲序列的持续时间也可以进行调节，可见利用锁模激光器这一特性并与全光信号处理具有高速的特点相结合可能达到简化低速并行电信号到高速串行电信号的转换复杂过程的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是利用锁模激光器的脉冲频率和脉冲时间较为精确的特性与全光信号处理高速简单的特点实现低速并行电信号到高速串行电信号的转换过程简化的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种全光实现并行信号向串行信号转换的转换器，包括：
锁模激光器，用于输出周期为T、脉冲持续时间为T/N的一路脉冲光信号,N为进行转换的并行信号的路数，N为大于等于2的正整数，且脉冲光信号的周期T等于所述并行信号的每符号周期；
N路光分路器，用于接收所述锁模激光器输出的脉冲光信号，并将其分成N路周期和持续时间相同的脉冲光；
N个调制器，分别用于接收每一路并行信号和来自所述N路光分路器的每一路脉冲光，并将每路并行信号调制到对应的脉冲光上，得到N路并行调制光信号；
N个光延迟线，分别用于对每一路并行调制光信号进行不同时间延迟，且每路延迟时间都为n倍的T/N，n取小于N的自然数；
N路光合路器，用于接收经过延迟的N路并行调制光信号，并将该N路并行调制光信号合并为一路串行光信号。
在上述转换器中，所述光延迟线的封装形式可以是集成的一个能提供n×T/N时长的光延迟线，也可以是由分立的n个光延迟线共同提供n×T/N时长的延时。
在上述转换器中，所述调制器为光强度调制器。
在上述转换器中，所述调制器为电光强度调制器。
在上述转换器中，还包括高速光电探测器，所述高速光电探测器用于将所述N路光合路器输出的一路串行光信号转化为一路串行电信号。
在上述转换器中，可以是分离的各元器件组建而成，也可以是通过集成平台如硅基制作的一个集成芯片。
本发明利用锁模激光器的脉冲频率和脉冲时间较为精确的特点和全光信号处理的高速和简单性实现了并行信号向串行信号转化，使得该转换器的性能稳定，结构简单，可以保证转换后信号的高质量；另一方面，由于全光信号处理方法具有较高的通用性，并行信号的路数可以较为自由的调节，对于不同的合成速率和合成路数也只需要调整锁模激光器的脉冲周期和脉冲持续时间即可实现，从而使得转换器的复杂性不会随并行信号路数的增加而加大，具有较广的适用范围以及较高的灵活性和实用性。
附图说明
图1为本发明全光实现并行信号向串行信号转换的转换器结构示意图；
图2为本发明提供的实施例三结构示意图；
图3为本发明中实施例三实现并行电信号向串行电信号转换的转换器结构示意图；
图4为本发明中锁模激光器输出的脉冲光信号的示意图；
图5为本发明中N路调制光信号经过光延迟线延时后的示意图；
图6为本发明的串行信号在一个周期T中的排列示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细的说明。
如图1所示，本发明提供的一种全光实现并行信号向串行信号转换的转换器包括：
锁模激光器01，用于输出周期为T、脉冲持续时间为T/N的一路脉冲光信号,N为进行转换的并行信号的路数(N≥2，且N为正整数)，且脉冲光信号的周期T等于所述并行信号的每符号周期；
N路光分路器02，用于接收模激光器01输出的脉冲光信号，并将其分成N路周期和持续时间相同的脉冲光；
N个调制器03，分别用于接收每一路并行信号和来自N路光分路器02的每一路脉冲光，并将每路并行信号调制到对应的脉冲光上，得到N路并行调制光信号；
N个光延迟线04，分别用于对每一路并行调制光信号进行时间上的延迟，每路并行调制光信号延迟时间都不同，且每路并行调制光信号的延迟时间都为n×(T/N)，n取小于N的自然数；
在本发明中，对光延迟线04的封装形式没有要求，可以是集成的一个能提供n×T/N时长的光延迟线，也可以是由分立的n个光延迟线共同提供n×T/N时长的延时。
N路光合路器05用于接收经过延迟的N路并行调制光信号，并将该N路并行调制光信号合并为一路串行光信号。
实施例一：
在本发明中，当调制器03为光强度调制器时，每个光强度调制器将输入的每一路并行光信号调制到对应的脉冲光上，实现全光信号的任意路并行到串行的转换。
实施例二：
当调制器03为电光强度调制器时，每个电光强度调制器将输入的每一路并行电信号调制到对应的光脉冲上，实现任意路并行电信号向串行光信号的转换。
其中，电光强度调制器可以选择铌酸锂调制器、硅基调制器或者三五族调制器任意可以完成电光强度调制的调制器，其原理和材料不做限制。
实施例三：
如图2所示，与实施例一、二相比本实施例还包括高速光电探测器06，其用于将N路光合路器05输出的一路串行光信号转化为一路串行电信号，从而实现任意路并行信号向串行电信号的转化。
在本实施例中，锁模激光器发光的波长可以任意设置，只要在调制器03和高速光电探测器06的工作区域即可；而对于高速光电探测器06，可以采用各种类型的、能够将光信号转换为电信号的光电探测器，如PIN、PN和APD型。
如图3所示，下面以N路每个符号bit周期为T(即每个符号持续时间为T)、速率为MGbit/s的并行电信号向串行电信号转换来具体说明实施例三工作原理。
首先由锁模激光器向N路光分路器输出一路重复周期精确的脉冲光信号，如图4所示，该脉冲光信号的脉冲周期为T，每个重复脉冲的持续时长为T/N；
然后N路光分路器将脉冲光信号分为N路周期和持续时间都相同的脉冲光，分别输入N个电光强度调制器，在分路时要注意保证每路脉冲光通过的光程是相等的，即保证N路脉冲光同步，为了方便说明将N路脉冲光依次编号为1、2、3……N,分别对应于输入的N路并行电信号。
电光强度调制器i(N≥i≥2)将输入的一路电信号i调制到接收的脉冲光i上，将电信号转化为调制光信号，并经过光延迟线进行一个时间上的延迟后传给N路光合路器，如图5所示，按照并行路数的编号所需要通过的延迟线的延时值依次分别为0、T/N、2×T/N、3×T/N，……，(N-1)×T/N。
在N路光合路器中再将经过延时处理的N路调制光信号合为一路，由于经过了和光脉冲宽度一样的递加时延，保证N路并行信号合成一路信号后每路信号之间无重叠，从而转换为串行的信号，串行信号在一个周期T中的排列如图6所示，以完成并行电信号转换转换为串行光信号的转换过程。
最后通过一个高速光电探测器(PD)将串行光信号转换为串行电信号，即完成整个全光高速任意路并行电信号向串行电信号转换器，转换后的串行电信号每个符号的持续时间为T/N，速率为N×M Gbit/s，可见N路速率M Gbit/s并行电信号转换到单路串行电信号后速率为N×M Gbit/s。
在本发明以及提供的实施例一、二、三中所述的转换器可以由分离的元器件组建而成，也可以是通过集成平台如硅基制作的一个集成芯片。
综合上述实施例可知，本发明可以应用到高速数模和模数转换领域以及高速数字光通信中进行信号的并行到串行转换，经过简单的改变可以实现并行到串行信号的任意转换。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.全光实现并行信号向串行信号转换的转换器，其特征在于，包括：
锁模激光器，用于输出周期为T、脉冲持续时间为T/N的一路脉冲光信号,N为进行转换的并行电信号的路数，N为大于等于2的正整数，且脉冲光信号的周期T等于所述并行电信号的每符号周期；
N路光分路器，用于接收所述锁模激光器输出的脉冲光信号，并将其分成N路周期和持续时间相同的脉冲光；
N个调制器，分别用于接收每一路并行电信号和来自所述N路光分路器的每一路脉冲光，并将每路并行电信号调制到对应的脉冲光上，得到N路并行调制光信号；
N个光延迟线，分别用于对每一路并行调制光信号进行不同时间延迟，且每路延迟时间都为n倍的T/N，n取小于N的自然数；
N路光合路器，用于接收经过延迟的N路并行调制光信号，并将该N路并行调制光信号合并为一路串行光信号；
高速光电探测器，用于将所述N路光合路器输出的一路串行光信号转化为一路串行电信号。
2.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述光延迟线的封装形式可以是集成的一个能提供n×T/N时长的光延迟线，也可以是由分立的n个光延迟线共同提供n×T/N时长的延时。
3.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述调制器为光强度调制器。
4.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述调制器为电光强度调制器。
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