CN104618028A - 一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置及方法 - Google Patents

一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置及方法 Download PDF

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徐亮
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张瑞强
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Abstract

本发明公开了一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置及方法。本发明提供的光谱幅度码标记产生装置包括扫频激光光源、随机数字信号发生器、法布里-珀罗可调光滤波器以及电光强度调制器；扫频激光光源、法布里-珀罗可调光滤波器和电光强度调制器依次连接，随机数字信号发生器与电光强度调制器连接。本发明多频率光谱幅度码标记信号的产生过程只需通过一个激光器与一个可调光滤波器完成，这大大提高了光谱幅度码标记交换系统编码与标记速率的灵活性，简化了光谱幅度码标记生成单元结构，大幅提高了标记速率，同时该发明简单易行，具有很强的实际可操作性。

Description

一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置及方法
技术领域
本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置及方法的设计。
背景技术
进入21世纪以来，随着互联网业务的迅猛发展，IP数据量与业务量的爆炸式增长对通信网络提出了更高的要求。虽然目前光通信主干网的传输容量已达到Tb/s量级，但作为光通信网中不可缺少的一个部分——交换节点，仍需对数据包进行光-电-光转换与电域处理。由于电子交换和电信息处理速率已达到极限，因此大大制约了现有通信网络的传输速率，造成了数据处理和传输的“电子瓶颈”。这导致光波长通道链路承载的速率信号在交换节点处需要进行速率匹配，进而造成交换节点成为整个通信网的瓶颈，两个子网之间大量光-电接口适配和速率匹配操作降低了网络资源利用率，进而降低了网络性能与效率，增加了网络成本。为解决这一问题，人们提出了光标记交换(OLS，Optical Label Switching)技术，以期在网络核心节点处摆脱对电处理的依赖，实现能对信息进行全光交换和全光处理的全光网(AON，All-Optical Network)。在全光网中，信息从发送节点传输至接收节点的过程中，始终以光信号的形式存在，无需光电转换，从而大幅提升网络性能。
本世纪初，随着对光码分复用(OCDM，Optical Code Division Multiplexing)技术研究的深入，光码(OC：Optical Code)的概念被逐步扩展至光标记交换领域中。作为一项最新的光标记交换技术，光码标记技术的最大优势在于：基于光码分复用技术中的编/解码原理，在光标记交换系统的核心节点处，利用全光相关器对光码标记进行识别，并使用光阈值判决器与光控光开关完成对净荷的转发，从而可彻底摆脱光标记交换系统核心节点处的光-电-光转换过程，在理论上实现真正的全光交换。
目前，在光码分复用技术与光码标记交换系统中，已有多种编码方式可供选择。光谱幅度码(SAC，Spectral Amplitude Code)则作为一种一维频域编码方式，凭借其工作原理简单，系统复杂度低，标记生成及识别容易实现等优点，已引起了众多研究者的关注，多种基于SAC编码方式的新码型也被陆续提出，并正在被广泛应用于光码标记交换系统中
2007年，加拿大McGill大学与Laval大学的研究者首次将光谱幅度码应用于光码标记交换系统，并通过相关探测法对光谱幅度码标记进行识别。目前，对光谱幅度码标记交换系统的研究仍处于起步阶段，理论尚不成熟，还存在标记识别单元结构过于复杂、实现成本过高、分光损耗过大、系统承载净荷速率过低、净荷调制方式单一等缺点，尚需进行更深入的研究。
在现有技术中，由于光谱幅度码是一种一维频域编码方式，因此，在光谱幅度码标记交换系统与光谱幅度码-光码分复用系统的标记生成器中，需要使用工作在不同波长的激光器阵列或宽带光源，来产生多频率光谱幅度码信号。这导致光谱幅度码标记交换系统出现了两个致命缺点—标记发送端结构过于复杂与标记速率过低(目前，光谱幅度码标记传输速率仅达到312Mb/s)。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中光谱幅度码标记交换系统标记发送端结构过于复杂以及标记速率过低的问题，提出了一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置及方法。
本发明的技术方案为：一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置，包括扫频激光光源模块、随机数字信号发生器、法布里-珀罗可调光滤波器以及电光强度调制器；扫频激光光源模块、法布里-珀罗可调光滤波器和电光强度调制器依次连接，随机数字信号发生器与电光强度调制器连接。
优选地，扫频激光光源模块包括锯齿波函数发生器、分布式反馈激光器以及光频率调制器；锯齿波函数发生器、分布式反馈激光器分别与光频率调制器连接，光频率调制器的输出端连接于法布里-珀罗可调光滤波器。
优选地，扫频激光光源模块的扫频范围由光频率调制器的调频范围控制。
优选地，扫频激光光源模块的扫频速率与锯齿波函数发生器的函数信号产生速率一致。
优选地，锯齿波函数发生器的函数信号产生速率与随机数字信号发生器产生的电标记信号的传输速率一致。
本发明还提供了一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生方法，包括以下步骤：
S1、使用随机数字信号发生器产生连续脉冲数字电信号序列，并将此电信号序列作为电标记信号输入电光强度调制器；
S2、使用锯齿波函数发生器产生与步骤S1中电标记信号速率相同的周期性变化锯齿波函数电信号；
S3、使用分布式反馈激光器产生单频率光源；
S4、将步骤S2中的锯齿波函数电信号输入光频率调制器，使光频率调制器对步骤S3中的单频率光源进行频率调制，生成发射功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源；
S5、利用法布里-珀罗可调光滤波器的选频特性，按照指定频率间隔Δf对步骤S4中的扫频激光光源进行频率选择，生成功率恒定、频率随时间变化且频率间隔为Δf的光谱幅度码脉冲信号；
S6、将步骤S5中的光谱幅度码脉冲信号输入电光强度调制器，利用步骤S1中的电标记信号对其进行调制，生成并输出多频率光谱幅度码标记信号。
本发明的有益效果是：本发明多频率光谱幅度码标记信号的产生过程只需通过一个激光器与一个可调光滤波器完成，这大大提高了光谱幅度码标记交换系统编码与标记速率的灵活性，简化了光谱幅度码标记生成单元结构，大幅提高了标记速率，同时该发明简单易行，具有很强的实际可操作性。
附图说明
图1为本发明提供的基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置结构示意图。
图2为法布里-珀罗可调光滤波器结构图。
图3为本发明中利用法布里-珀罗可调光滤波器产生多频率光谱幅度码标记的原理说明图。
图4为扫频激光光源模块信号工作频率随时间的变化曲线图。
图5为本发明提供的基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生方法流程图。
图6为本发明中扫频激光光源经法布里-珀罗可调光滤波器选频后产生的光谱幅度码脉冲信号频谱图。
图7为本发明中光谱幅度码脉冲信号经电标记信号调制后生成的光谱幅度码标记信号频谱图。
图8为本发明中光谱幅度码脉冲信号经电标记信号调制后生成的光谱幅度码标记信号时域波形图。
图9为本发明中光谱幅度码标记信号经解调后的电标记信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
本发明提供的基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置结构如图1所示，包括扫频激光光源模块、随机数字信号发生器、法布里-珀罗可调光滤波器以及电光强度调制器；扫频激光光源模块、法布里-珀罗可调光滤波器和电光强度调制器依次连接，随机数字信号发生器与电光强度调制器连接。
其中，扫频激光光源模块作为光谱幅度码标记的光源部分，用于产生功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频光源，其包括锯齿波函数发生器、分布式反馈激光器以及光频率调制器，锯齿波函数发生器、分布式反馈激光器分别与光频率调制器连接，光频率调制器的输出端连接于法布里-珀罗可调光滤波器。
锯齿波函数发生器用于产生周期性变化的锯齿波函数电信号，且该周期与扫频激光光源模块的扫频周期一致。
分布式反馈激光器用于产生单频率光源信号，该光源信号与锯齿波函数信号经光频率调制器调制后，生成功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源。
光频率调制器用于对分布式反馈激光器产生的单频率光源进行频率调制，使单频率光源的工作频率产生线性变化。
随机数字信号发生器用于产生连续脉冲数字电信号序列，并将此电信号序列作为电标记信号，此处数字电信号序列可以为IP数据包路由信息。
法布里-珀罗可调光滤波器用于对来自扫频激光光源模块的光信号按照确定的频率间隔进行频率选择，形成光谱幅度码标记的初始脉冲信号。法布里-珀罗可调光滤波器是由两块半透半反的平行反射镜面构成的光学谐振腔，其结构如图2所示，光线入射滤波器谐振腔后，在两镜面间做多次反射后输出。滤波器可通过调节镜面间距L，根据公式2L＝mc/f(其中c为光速，f为光频率，m＝1、2、3...)选择频率的光通过，实现可调滤波，其它频率分量则被阻隔，其中镜面距离的调节既可通过直接移动镜面机械来改变，也可通过改变腔中物质折射率间接改变。目前，锂酸铌(LiNbO3)法布里-珀罗可调光滤波器的最窄滤波带宽可达2GHz，调谐速率超过1Gb/s，可调范围在50nm以上。
基于法布里-珀罗可调光滤波器的选频特性，利用该滤波器与扫频激光光源模块生成多频率光谱幅度码标记的原理如下：
首先使用锯齿波函数对扫频激光光源进行频率调制，生成功率恒定、工作频率随时间变化的扫频光源，如图3(a)所示，其中扫频范围fswept＝fn-f1，扫频周期为T；随后，该扫频光源经频率间隔为Δf的法布里-珀罗可调光滤波器选频后，产生功率恒定、频率随时间变化，且频率间隔为Δf的光谱幅度码脉冲信号，如图3(b)所示，其中Δf＝fswept/N，N为扫频周期T内，标记所占用的频率数目；频率间隔为Δf的光谱幅度码脉冲经速率为N/T b/s的标记电信号(如图3(c)所示)调制后，生成速率为N/T b/s的SAC标记信号，如图3(d)所示。
电光强度调制器用于将由随机数字信号发生器产生的电标记信号加载于经法布里-珀罗可调光滤波器选频后的初始脉冲信号上，并对初始脉冲信号进行强度调制，生成多频率光谱幅度码标记。电光强度调制器可以选用马赫-曾德调制器。
扫频激光光源模块的扫频范围由光频率调制器的调频范围控制，扫频激光光源模块的扫频速率与锯齿波函数发生器的函数信号产生速率一致，锯齿波函数发生器的函数信号产生速率与随机数字信号发生器产生的电标记信号的传输速率一致，扫频激光光源模块信号工作频率随时间的变化曲线如图4所示。
本发明还提供了一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1、使用随机数字信号发生器产生连续脉冲数字电信号序列，并将此电信号序列作为电标记信号输入电光强度调制器；
S2、使用锯齿波函数发生器产生与步骤S1中电标记信号速率相同的周期性变化锯齿波函数电信号；
S3、使用分布式反馈激光器产生单频率光源；
S4、将步骤S2中的锯齿波函数电信号输入光频率调制器，使光频率调制器对步骤S3中的单频率光源进行频率调制，生成发射功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源；
S5、利用法布里-珀罗可调光滤波器的选频特性，按照指定频率间隔Δf对步骤S4中的扫频激光光源进行频率选择，生成功率恒定、频率随时间变化且频率间隔为Δf的光谱幅度码脉冲信号；
S6、将步骤S5中的光谱幅度码脉冲信号输入电光强度调制器，利用步骤S1中的电标记信号对其进行调制，生成并输出多频率光谱幅度码标记信号。
在本实施例中，锯齿波函数发生器产生锯齿波函数信号扫频周期为12.8ns，或78MHz；分布式反馈激光器用于产生本振光源信号，根据本发明选择的光谱幅度码标记信号频率范围，其工作频率在此处设定为193.05THz。锯齿波函数信号与光源信号经光频率调制器调制后，即可生成发生功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源，该激光光源频率范围为193.05THz～193.082THz，扫频范围fswept＝32GHz。由扫频激光光源产生的fswept＝32GHz光信号进入法布里-珀罗可调光滤波器，设定可调光滤波器选频间隔为2GHz，那么在12.8ns时间窗内，将产生16个SAC脉冲，此时对应标记速率为1.25Gb/s，如图6所示；光谱幅度码脉冲与随机数字信号发生器产生的序列长度为27-1，经电光强度调制器中传输速率为1.25Gb/s的电标记信号调制后，生成16频率的光谱幅度码标记。
16频率光谱幅度码标记的频域与时域波形图分别如图7与图8所示。经解调后的电标记信号波形如图9所示。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于：包括扫频激光光源模块、随机数字信号发生器、法布里-珀罗可调光滤波器以及电光强度调制器；所述扫频激光光源模块、法布里-珀罗可调光滤波器和电光强度调制器依次连接；所述随机数字信号发生器与电光强度调制器连接。
2.根据权利要求1所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于：所述扫频激光光源模块包括锯齿波函数发生器、分布式反馈激光器以及光频率调制器；所述锯齿波函数发生器、分布式反馈激光器分别与光频率调制器连接；所述光频率调制器的输出端连接于法布里-珀罗可调光滤波器。
3.根据权利要求2所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于：所述扫频激光光源模块的扫频范围由光频率调制器的调频范围控制。
4.根据权利要求2所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于：所述扫频激光光源模块的扫频速率与锯齿波函数发生器的函数信号产生速率一致。
5.根据权利要求1、2任一所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于：所述锯齿波函数发生器的函数信号产生速率与随机数字信号发生器产生的电标记信号的传输速率一致。
6.一种基于可调光滤波器的光谱幅度码标记产生方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、使用随机数字信号发生器产生连续脉冲数字电信号序列，并将此电信号序列作为电标记信号输入电光强度调制器；
S2、使用锯齿波函数发生器产生与步骤S1中电标记信号速率相同的周期性变化锯齿波函数电信号；
S3、使用分布式反馈激光器产生单频率光源；
S4、将步骤S2中的锯齿波函数电信号输入光频率调制器，使光频率调制器对步骤S3中的单频率光源进行频率调制，生成发射功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源；
S5、利用法布里-珀罗可调光滤波器的选频特性，按照指定频率间隔Δf对步骤S4中的扫频激光光源进行频率选择，生成功率恒定、频率随时间变化且频率间隔为Δf的光谱幅度码脉冲信号；
S6、将步骤S5中的光谱幅度码脉冲信号输入电光强度调制器，利用步骤S1中的电标记信号对其进行调制，生成并输出多频率光谱幅度码标记信号。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238550A (zh) * 2020-01-17 2020-06-05 浙江大学 一种数字调制式扫频的光频域反射计系统
CN112636133A (zh) * 2020-11-13 2021-04-09 香港理工大学深圳研究院 一种自由光谱范围可变的腔外调制方法及扫频激光器
CN113363793A (zh) * 2021-05-17 2021-09-07 电子科技大学 一种随机激光的产生、光谱同步和编码共享方法
CN113481095A (zh) * 2021-07-12 2021-10-08 桂林电子科技大学 基于双芯光纤活体单细胞转动精准主动光操控方法及装置
CN116068501A (zh) * 2023-04-04 2023-05-05 烟台初心航空科技有限公司 抗干扰无线电高度表调制信号的产生方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100215373A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method and apparatus for generating time-division multiplexed encoded transmission signal
CN102231646A (zh) * 2011-05-13 2011-11-02 电子科技大学 一种扫频相干探测识别光谱幅度码标记的装置和方法
CN104243047A (zh) * 2014-09-19 2014-12-24 电子科技大学 一种pdm-dqpsk/sac光标记交换的方法和系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100215373A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method and apparatus for generating time-division multiplexed encoded transmission signal
CN102231646A (zh) * 2011-05-13 2011-11-02 电子科技大学 一种扫频相干探测识别光谱幅度码标记的装置和方法
CN104243047A (zh) * 2014-09-19 2014-12-24 电子科技大学 一种pdm-dqpsk/sac光标记交换的方法和系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹永盛 等: "一种利用单激光器生成光谱幅度码标记的方法", 《重庆理工大学学报（自然科学）》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238550A (zh) * 2020-01-17 2020-06-05 浙江大学 一种数字调制式扫频的光频域反射计系统
CN111238550B (zh) * 2020-01-17 2021-08-17 浙江大学 一种数字调制式扫频的光频域反射计系统
CN112636133A (zh) * 2020-11-13 2021-04-09 香港理工大学深圳研究院 一种自由光谱范围可变的腔外调制方法及扫频激光器
CN112636133B (zh) * 2020-11-13 2022-07-19 香港理工大学深圳研究院 一种自由光谱范围可变的腔外调制方法及扫频激光器
CN113363793A (zh) * 2021-05-17 2021-09-07 电子科技大学 一种随机激光的产生、光谱同步和编码共享方法
CN113363793B (zh) * 2021-05-17 2022-11-25 电子科技大学 一种随机激光的产生、光谱同步和编码共享方法
CN113481095A (zh) * 2021-07-12 2021-10-08 桂林电子科技大学 基于双芯光纤活体单细胞转动精准主动光操控方法及装置
CN116068501A (zh) * 2023-04-04 2023-05-05 烟台初心航空科技有限公司 抗干扰无线电高度表调制信号的产生方法

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