CN105242479A - 基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器 - Google Patents

Abstract

基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，属于信息光电子技术。该器件的连接：待比较光信号、参考光信号的输入口（A、B）分别连接第一、第二2×2光耦合器（11、12）的第一端口；第一1×2光耦合器（21）的第一、第二、第三端口分别连接控制光信号的输入口（C）、第三、第四2×2光耦合器（13、14）的第一端口；第二1×2光耦合器（22）的第一、第二、第三端口分别连接高速光探测器（5）、第三、第四2×2光耦合器（13、14）的第二端口；第一、第三2×2光耦合器（11、13）的第三、第四端口分别经第一、第二高非线性光纤（31、32）相连；第二、第四2×2光耦合器（12、14）的第三、第四端口分别经第三、第四高非线性光纤（33、34）相连。

Description

基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器

技术领域

本发明属于信息光电子技术，适用于高速光信号处理领域，尤其涉及一种基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器。

背景技术

数字系统因在稳定性、抗干扰能力、处理精度等方面与模拟系统相比具有明显的优势，近年来取得了飞速的发展。作为模拟与数字系统接口的关键器件，模数转换器引起了人们越来越多的关注。然而，由于受限于时钟精度和器件材料，电的模数转换器在超宽带、超高速等先进系统中显得力不从心，因此对高速、高精度全光模数转换器的需求与日俱增。

全光模数转换器涉及光学抽样、光学量化和光学编码三个基本单元，其中光学量化的核心就是光比较器，相比于电光比较器，全光比较器在速度、精度等方面具有明显优势。对于幅度调制光信号，目前已经报道的全光比较器主要有如下三类：(1)基于无源光纤布拉格光栅（FBG）阵列的全光比较器，如2003年，J.E.McGeehan等利用FBG阵列设计出结构简单、成本低廉的全光比较器[J.E.McGeehan，et.al，“Multiwavelength-channelheaderrecognitionforreconfigurableWDMnetworksusingopticalcorrelatorsbasedonsampledfiberBragggratings”,PhotonicTechnologyLetters,2003,15(10):1464-1466]，但该器件不能随信号速率改变或通信网升级自动重配；(2)基于半导体光放大器（SOA）高非线性效应的全光比较器，如2006年，B.S.Gopalakrishnapillai等提出了基于SOA交叉增益调制实现全光同或运算[B.S.Gopalakrishnapillai,et.al“Polarizationandbit-lengthindependentall-opticallogicgatebasedactivecorrelatorforbitserialprocessing”,OpticalFiberCommunicationConference,2006,OThS5]，但是该器件不具备多位比较功能；(3)基于双光束干涉和注入锁定原理的全光比较器[杨亚培、廖小军、戴基智等，“基于双光束干涉和注入锁定原理的全光比较器”，国家发明专利，ZL200610020795.8]，但这种由体光学分束镜和全反射镜等组成的全光比较器，调节困难、稳定性较差；另外，最近张丽梅等也提出了基于马赫-曾德尔干涉仪和量子点半导体光放大器的全光比较器[张丽梅、王智、孙振超，“基于量子点半导体光放大器的8位全光比较器”，国家发明专利，ZL201310188530.9]，实现了8位光信号的比较。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有全光比较器在速度、精度和稳定性限制，提出一种基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器。

本发明的技术方案：

本发明提出一种基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，构成该器件各部分的连接：

待比较光信号与第一2×2光耦合器的第一端口连接，参考光信号与第二2×2光耦合器的第一端口连接，控制光信号与第一1×2光耦合器的第一端口连接。第一1×2光耦合器的第二、第三端口分别连接第三2×2光耦合器的第一端口和第四2×2光耦合器的第一端口，第二1×2光耦合器的第二、第三端口分别连接第三2×2光耦合器的第二端口和第四2×2光耦合器的第二端口，第一2×2光耦合器的第三、第四端口经第一、第二高非线性光纤连接第三2×2光耦合器的第三、第四端口，第二2×2光耦合器的第三、第四端口经第三、第四高非线性光纤连接第四2×2光耦合器的第三、第四端口，第二1×2光耦合器的第一端口连接高速光探测器。

本发明提出的基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，其工作方式为：当待比较光信号与参考光信号相同时，待比较光信号经第一、第三2×2光耦合器在第一、第二高非线性光纤构成的第一环形谐振腔中所产生的受激拉曼散射损耗，与参考光信号经第二、第四2×2光耦合器在第三、第四高非线性光纤构成的第二环形谐振腔中所产生的受激拉曼散射损耗相同，使得第一环形谐振腔和第二环形谐振腔具有相同的传输特性，因此控制光信号在第一环形谐振腔和第二环形谐振腔中经历相同的相移和损耗，再经过第二1×2光耦合器形成相干加强，光探测器可以检测到有控制光信号输出，即A=B时，输出=1；反之，当待比较光信号与参考光信号不同时，控制光信号在第一环形谐振腔和第二环形谐振腔中所经历的相移和损耗不同，再经过第二1×2光耦合器形成相干抵消，光探测器检测不到有控制光信号输出，即A≠B时，输出=0；因此，通过观测输出，可以比较出光信号A、B是否相同。

本发明的有益效果具体如下：本发明提出的基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，不需要光-电-光转换，直接在光域实现两个光信号的比较，更适于对高速光信号的处理。

附图说明

图1基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

一种基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，如图1，该全光比较器包括，第一、第二1×2光耦合器21、22，第一、第二、第三、第四2×2光耦合器11、12、13、14，第一、第二、第三、第四高非线性光纤31、32、33、34，待比较光信号、参考光信号、控制光信号的光输入端口A、B、C，高速光探测器5。所述各器件的连接如下：

待比较光信号的光输入端口A与第一2×2光耦合器11的第一端口连接，参考光信号的光输入端口B与第二2×2光耦合器12的第一端口连接，控制光信号的光输入端口C与第一1×2光耦合器21的第一端口连接。第一1×2光耦合器21的第二、第三端口分别连接第三2×2光耦合器13的第一端口和第四2×2光耦合器14的第一端口，第二1×2光耦合器22的第二、第三端口分别连接第三2×2光耦合器13的第二端口和第四2×2光耦合器14的第二端口，第一2×2光耦合器11的第三、第四端口分别经第一、第二高非线性光纤31、32连接第三2×2光耦合器13的第三、第四端口，第二2×2光耦合器12的第三、第四端口分别经第三、第四高非线性光纤33、34连接第四2×2光耦合器14的第三、第四端口，第二1×2光耦合器22的第一端口连接高速光探测器5。

所述的第一、第二、第三、第四高非线性光纤31、32、33、34的非线性系数相同，各光纤长度满足：L1+L2=L3+L4。

所述的第一、第二1×2光耦合器21、22为3dB光耦合器。

所述的第一2×2光耦合器11与第二2×2光耦合器12的光分配比例相等，第三2×2光耦合器13与第四2×2光耦合器14的光分配比例相等。

Claims (3)

1.基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，其特征在于：该全光比较器包括，第一、第二1×2光耦合器（21、22），第一、第二、第三、第四2×2光耦合器（11、12、13、14），第一、第二、第三、第四高非线性光纤（31、32、33、34），待比较光信号、参考光信号、控制光信号的光输入端口（A、B、C），高速光探测器（5）；

所述各器件的连接如下：

所述的待比较光信号的光输入端口（A）与第一2×2光耦合器（11）的第一端口连接，参考光信号的光输入端口（B）与第二2×2光耦合器（12）的第一端口连接，控制光信号的光输入端口（C）与第一1×2光耦合器（21）的第一端口连接；

第一1×2光耦合器（21）的第二、第三端口分别连接第三2×2光耦合器（13）的第一端口和第四2×2光耦合器（14）的第一端口，第二1×2光耦合器（22）的第二、第三端口分别连接第三2×2光耦合器（13）的第二端口和第四2×2光耦合器（14）的第二端口，第一2×2光耦合器（11）的第三、第四端口分别经第一、第二高非线性光纤（31、32）连接第三2×2光耦合器（13）的第三、第四端口，第二2×2光耦合器（12）的第三、第四端口分别经第三、第四高非线性光纤（33、34）连接第四2×2光耦合器（14）的第三、第四端口，第二1×2光耦合器（22）的第一端口连接高速光探测器（5）。

2.根据权利要求1所述的基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，其特征在于：

所述的第一、第二、第三、第四高非线性光纤（31、32、33、34）的非线性系数相等，各光纤长度满足：L1+L2=L3+L4。

3.根据权利要求1所述的基于受激拉曼散射损耗效应的全光比较器，其特征在于：

所述的第一、第二1×2光耦合器（21、22）均是3dB光耦合器；所述的第一2×2光耦合器（11）与第二2×2光耦合器（12）的光分配比例相等，第三2×2光耦合器（13）与第四2×2光耦合器（14）的光分配比例相等。