CN105553564B - 一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置 - Google Patents

一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置 Download PDF

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Abstract

一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置,解决了传统基于光学外部调制器的奈奎斯特波形发生装置，在不改变光学外部调制器参数的情况下占空比无法调节的问题。该装置能够在不改变系统结构与外部调制器参数的情况下，实现所生成奈奎斯特波形占空比可调节，极大提升了光学奈奎斯特波形发生装置的可操作性与适用范围，对下一代基于奈奎斯特波形的全光复用通信系统十分有益。特别适用于通信、雷达和传感等技术领域。

Description

一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置
技术领域
本发明涉及一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置，适用于基于奈奎斯特波形的全光复用通信系统、雷达和传感等技术领域。
背景技术
随着高速、大容量通信系统的快速发展，基于奈奎斯特波形的全光复用通信系统，逐渐受到越来越广泛的关注。例如基于奈奎斯特波形的光时分复用系统，能够成倍扩展通信系统容量，对于未来全光通信网络极为有益。
利用光学的方法生成奈奎斯特波形，相比于基于电子学的方法，有其独特的优势，包括所用器件简单、性价比高、系统小型化等等，其中最重要的一点是能够有效克服基于电子学器件所带来的电子瓶颈问题，对于提升系统性能以及应用范围十分有益。
目前利用光学方法生成奈奎斯特波形，主要依靠光学外部调制器，其结构简单，容易实现。然而目前奈奎斯特波形生成方法大多只考虑波形生成，并未考虑所生成波形所具备的功能性。例如，基于奈奎斯特波形的光时分复用通信系统，一旦所使用奈奎斯特波形的占空比确定，系统可复用次数即为定值，这样不易于未来智能化通信系统的实现。
本专利提出了一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生方案，该方案能够在不改变系统结构与外部调制器参数的情况下，实现所生成奈奎斯特波形占空比可调节，极大提升了光学奈奎斯特波形发生装置的可操作性与适用范围，对下一代基于奈奎斯特波形的全光复用通信系统十分有益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：传统基于光学外部调制器的奈奎斯特波形发生装置，在不改变光学外部调制器参数的情况下占空比无法调节的问题。
本发明的技术方案为：
一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置,其特征在于该装置通过光学方法产生奈奎斯特波形，无需滤波器件，所产生奈奎斯特波形的占空比可调节；
其装置包括：连续激光器，马赫增德尔调制器一，1×2分光器一，本振源一，1×2电桥一，偏振控制器一，偏振控制器二，双平行马赫增德尔调制器一，光移相器一，光放大器一，2×1光合束器一，马赫增德尔调制器二，1×2分光器二，本振源二，1×2电桥二，偏振控制器三，偏振控制器四，双平行马赫增德尔调制器二，光移相器二，光放大器二，2×1光合束器二；
具体连接方式为：
连续激光器的光输出端连接马赫增德尔调制器一的光输入端，马赫增德尔调制器一的光输出端连接1×2分光器一的光输入端，本振源一的电输出端连接1×2电桥一的电输入端，1×2电桥一的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器一的电输入端和双平行马赫增德尔调制器一的电输入端，1×2分光器一的两个光输出端分别连接偏振控制器一和偏振控制器二的光输入端，偏振控制器一的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器一的光输入端，双平行马赫增德尔调制器一的光输出端连接光放大器一的光输入端，偏振控制器二的光输出端连接光移相器一的光输入端，光移相器一和光放大器一的光输出端分别连接2×1光合束器一的两个光输入端，2×1光合束器一的光输出端连接马赫增德尔调制器二的光输入端，马赫增德尔调制器二的光输出端连接1×2分光器二的光输入端，1×2分光器二的两个光输出端分别连接偏振控制器三与偏振控制器四的光输入端，本振源二的电输出端连接1×2电桥二的电输入端，1×2电桥二的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器二和双平行马赫增德尔调制器二的电输入端，偏振控制器三的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器二的光输入端，双平行马赫增德尔调制器二的光输出端连接光放大器二的光输入端，偏振控制器四的光输出端连接光移相器二的光输入端，光移相器二与光放大器二的光输出端分别连接2×1光合束器二的两个光输入端；
装置运行过程中器件参数为：光移相器一与光移相器二均提供180度相移，马赫增德尔调制器一和马赫增德尔调制器二均偏执于最小传输点，双平行马赫增德尔调制器一与双平行马赫增德尔调制器二均偏置于最大传输点；
装置奈奎斯特波形占空比调节方式为：通过调节光放大器一与光放大器二的输出增益，可实现生成奈奎斯特波形占空比调节。
本发明的有益效果具体如下：
本发明所述的一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置,在不改变系统结构与外部调制器参数的情况下，实现所生成奈奎斯特波形占空比可调节，极大提升了光学奈奎斯特波形发生装置的可操作性与适用范围，对下一代基于奈奎斯特波形的全光复用通信系统十分有益。
附图说明
图1为一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置作进一步描述。
实施方式一：
一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置,如图1所示其装置包括：连续激光器1，马赫增德尔调制器一2，1×2分光器一3，本振源一4，1×2电桥一5，偏振控制器一6，偏振控制器二7，双平行马赫增德尔调制器一8，光移相器一9，光放大器一10，2×1光合束器一11，马赫增德尔调制器二12，1×2分光器二13，本振源二14，1×2电桥二15，偏振控制器三16，偏振控制器四17，双平行马赫增德尔调制器二18，光移相器二19，光放大器二20，2×1光合束器二21；
具体连接方式为：
连续激光器1的光输出端连接马赫增德尔调制器一2的光输入端，马赫增德尔调制器一2的光输出端连接1×2分光器一3的光输入端，本振源一4的电输出端连接1×2电桥一5的电输入端，1×2电桥一5的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器一2的电输入端和双平行马赫增德尔调制器一8的电输入端，1×2分光器一3的两个光输出端分别连接偏振控制器一6和偏振控制器二7的光输入端，偏振控制器一6的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器一8的光输入端，双平行马赫增德尔调制器一8的光输出端连接光放大器一10的光输入端，偏振控制器二7的光输出端连接光移相器一9的光输入端，光移相器一9和光放大器一10的光输出端分别连接2×1光合束器一11的两个光输入端，2×1光合束器一11的光输出端连接马赫增德尔调制器二12的光输入端，马赫增德尔调制器二12的光输出端连接1×2分光器二13的光输入端，1×2分光器二13的两个光输出端分别连接偏振控制器三16与偏振控制器四17的光输入端，本振源二14的电输出端连接1×2电桥二15的电输入端，1×2电桥二15的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器二12和双平行马赫增德尔调制器二18的电输入端，偏振控制器三16的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器二18的光输入端，双平行马赫增德尔调制器二18的光输出端连接光放大器二20的光输入端，偏振控制器四17的光输出端连接光移相器二19的光输入端，光移相器二19与光放大器二20的光输出端分别连接2×1光合束器二21的两个光输入端；
装置运行过程中器件参数为：光移相器一9与光移相器二19均提供180度相移，马赫增德尔调制器一2和马赫增德尔调制器二12均偏执于最小传输点，双平行马赫增德尔调制器一8与双平行马赫增德尔调制器二18均偏置于最大传输点；
装置奈奎斯特波形占空比调节方式为：通过调节光放大器一10与光放大器二20的输出增益，可实现生成奈奎斯特波形占空比调节。
本实施例中，连续激光器1的工作波长为1550nm,本振源4输出频率固定在5GHz,本振源二14输出频率为10GHz与20GHz两个频率可调，1×2分光器一3和1×2分光器二13均为普通商业50:50分光器，1×2电桥一5和1×2电桥二15为普通商业微波线电桥，偏振控制器一6、偏振控制器二7、偏振控制器三16、偏振控制器四17、光放大器一10、2×1光合束器一11、光放大器二20与2×1光合束器二21均为普通商业器件，马赫增德尔调制器一2、双平行马赫增德尔调制器一8、马赫增德尔调制器二12、双平行马赫增德尔调制器二18、光移相器一9与光移相器二19按照装置运行过程中器件参数要求进行设置，按照装置奈奎斯特波形占空比调节方式，通过调节光放大器一10与光放大器二20的输出增益，可生成占空比可调节的奈奎斯特波形，其占空比可在5.81％、12.3％与23.7％中调节。
实施方式二：
连续激光器1的光输出端连接马赫增德尔调制器一2的光输入端，马赫增德尔调制器一2的光输出端连接1×2分光器一3的光输入端，本振源一4的电输出端连接1×2电桥一5的电输入端，1×2电桥一5的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器一2的电输入端和双平行马赫增德尔调制器一8的电输入端，1×2分光器一3的两个光输出端分别连接偏振控制器一6和偏振控制器二7的光输入端，偏振控制器一6的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器一8的光输入端，双平行马赫增德尔调制器一8的光输出端连接光放大器一10的光输入端，偏振控制器二7的光输出端连接光移相器一9的光输入端，光移相器一9和光放大器一10的光输出端分别连接2×1光合束器一11的两个光输入端，2×1光合束器一11的光输出端连接马赫增德尔调制器二12的光输入端，马赫增德尔调制器二12的光输出端连接1×2分光器二13的光输入端，1×2分光器二13的两个光输出端分别连接偏振控制器三16与偏振控制器四17的光输入端，本振源二14的电输出端连接1×2电桥二15的电输入端，1×2电桥二15的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器二12和双平行马赫增德尔调制器二18的电输入端，偏振控制器三16的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器二18的光输入端，双平行马赫增德尔调制器二18的光输出端连接光放大器二20的光输入端，偏振控制器四17的光输出端连接光移相器二19的光输入端，光移相器二19与光放大器二20的光输出端分别连接2×1光合束器二21的两个光输入端；
装置运行过程中器件参数为：光移相器一9与光移相器二19均提供180度相移，马赫增德尔调制器一2和马赫增德尔调制器二12均偏执于最小传输点，双平行马赫增德尔调制器一8与双平行马赫增德尔调制器二18均偏置于最大传输点；
装置奈奎斯特波形占空比调节方式为：通过调节光放大器一10与光放大器二20的输出增益，可实现生成奈奎斯特波形占空比调节。
本实施例中，连续激光器1的工作波长为1549nm,本振源4输出频率固定在1GHz,本振源二14输出频率为2GHz与4GHz两个频率可调，1×2分光器一3和1×2分光器二13均为普通商业50:50分光器，1×2电桥一5和1×2电桥二15为普通商业微波线电桥，偏振控制器一6、偏振控制器二7、偏振控制器三16、偏振控制器四17、光放大器一10、2×1光合束器一11、光放大器二20与2×1光合束器二21均为普通商业器件，马赫增德尔调制器一2、双平行马赫增德尔调制器一8、马赫增德尔调制器二12、双平行马赫增德尔调制器二18、光移相器一9与光移相器二19按照装置运行过程中器件参数要求进行设置，按照装置奈奎斯特波形占空比调节方式，通过调节光放大器一10与光放大器二20的输出增益，可生成占空比可调节的奈奎斯特波形，其占空比可在5.63％、12.9％与24.1％中调节。
实施方式三：
连续激光器1的光输出端连接马赫增德尔调制器一2的光输入端，马赫增德尔调制器一2的光输出端连接1×2分光器一3的光输入端，本振源一4的电输出端连接1×2电桥一5的电输入端，1×2电桥一5的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器一2的电输入端和双平行马赫增德尔调制器一8的电输入端，1×2分光器一3的两个光输出端分别连接偏振控制器一6和偏振控制器二7的光输入端，偏振控制器一6的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器一8的光输入端，双平行马赫增德尔调制器一8的光输出端连接光放大器一10的光输入端，偏振控制器二7的光输出端连接光移相器一9的光输入端，光移相器一9和光放大器一10的光输出端分别连接2×1光合束器一11的两个光输入端，2×1光合束器一11的光输出端连接马赫增德尔调制器二12的光输入端，马赫增德尔调制器二12的光输出端连接1×2分光器二13的光输入端，1×2分光器二13的两个光输出端分别连接偏振控制器三16与偏振控制器四17的光输入端，本振源二14的电输出端连接1×2电桥二15的电输入端，1×2电桥二15的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器二12和双平行马赫增德尔调制器二18的电输入端，偏振控制器三16的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器二18的光输入端，双平行马赫增德尔调制器二18的光输出端连接光放大器二20的光输入端，偏振控制器四17的光输出端连接光移相器二19的光输入端，光移相器二19与光放大器二20的光输出端分别连接2×1光合束器二21的两个光输入端；
装置运行过程中器件参数为：光移相器一9与光移相器二19均提供180度相移，马赫增德尔调制器一2和马赫增德尔调制器二12均偏执于最小传输点，双平行马赫增德尔调制器一8与双平行马赫增德尔调制器二18均偏置于最大传输点；
装置奈奎斯特波形占空比调节方式为：通过调节光放大器一10与光放大器二20的输出增益，可实现生成奈奎斯特波形占空比调节。
本实施例中，连续激光器1的工作波长为1551nm,本振源4输出频率固定在10GHz,本振源二14输出频率为20GHz与40GHz两个频率可调，1×2分光器一3和1×2分光器二13均为普通商业50:50分光器，1×2电桥一5和1×2电桥二15为普通商业微波线电桥，偏振控制器一6、偏振控制器二7、偏振控制器三16、偏振控制器四17、光放大器一10、2×1光合束器一11、光放大器二20与2×1光合束器二21均为普通商业器件，马赫增德尔调制器一2、双平行马赫增德尔调制器一8、马赫增德尔调制器二12、双平行马赫增德尔调制器二18、光移相器一9与光移相器二19按照装置运行过程中器件参数要求进行设置，按照装置奈奎斯特波形占空比调节方式，通过调节光放大器一10与光放大器二20的输出增益，可生成占空比可调节的奈奎斯特波形，其占空比可在4.31％、11.5％与21.3％中调节。
以上所述实施方案仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明公开的内容上，还可以做出若干等同变形和替换，激光器工作波长不限于1549nm、1550nm以及1551nm，所生成奈奎斯特波形占空比可调节范围不限于4.31％至24.1％这些等同变形和替换以及激光器工作波长、频率范围、频率间隔、光载波抑制比可调范围的调整也应视为本专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种占空比可调节的奈奎斯特波形光学发生装置,其特征在于该装置通过光学方法产生奈奎斯特波形，无需滤波器件，所产生奈奎斯特波形的占空比可调节；
其装置包括：连续激光器(1)，马赫增德尔调制器一(2)，1×2分光器一(3)，本振源一(4)，1×2电桥一(5)，偏振控制器一(6)，偏振控制器二(7)，双平行马赫增德尔调制器一(8)，光移相器一(9)，光放大器一(10)，2×1光合束器一(11)，马赫增德尔调制器二(12)，1×2分光器二(13)，本振源二(14)，1×2电桥二(15)，偏振控制器三(16)，偏振控制器四(17)，双平行马赫增德尔调制器二(18)，光移相器二(19)，光放大器二(20)，2×1光合束器二(21)；
具体连接方式为：
连续激光器(1)的光输出端连接马赫增德尔调制器一(2)的光输入端，马赫增德尔调制器一(2)的光输出端连接1×2分光器一(3)的光输入端，本振源一(4)的电输出端连接1×2电桥一(5)的电输入端，1×2电桥一(5)的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器一(2)的电输入端和双平行马赫增德尔调制器一(8)的电输入端，1×2分光器一(3)的两个光输出端分别连接偏振控制器一(6)和偏振控制器二(7)的光输入端，偏振控制器一(6)的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器一(8)的光输入端，双平行马赫增德尔调制器一(8)的光输出端连接光放大器一(10)的光输入端，偏振控制器二(7)的光输出端连接光移相器一(9)的光输入端，光移相器一(9)和光放大器一(10)的光输出端分别连接2×1光合束器一(11)的两个光输入端，2×1光合束器一(11)的光输出端连接马赫增德尔调制器二(12)的光输入端，马赫增德尔调制器二(12)的光输出端连接1×2分光器二(13)的光输入端，1×2分光器二(13)的两个光输出端分别连接偏振控制器三(16)与偏振控制器四(17)的光输入端，本振源二(14)的电输出端连接1×2电桥二(15)的电输入端，1×2电桥二(15)的两个电输出端分别连接马赫增德尔调制器二(12)和双平行马赫增德尔调制器二(18)的电输入端，偏振控制器三(16)的光输出端连接双平行马赫增德尔调制器二(18)的光输入端，双平行马赫增德尔调制器二(18)的光输出端连接光放大器二(20)的光输入端，偏振控制器四(17)的光输出端连接光移相器二(19)的光输入端，光移相器二(19)与光放大器二(20)的光输出端分别连接2×1光合束器二(21)的两个光输入端；
装置运行过程中器件参数为：光移相器一(9)与光移相器二(19)均提供180度相移，马赫增德尔调制器一(2)和马赫增德尔调制器二(12)均偏执于最小传输点，双平行马赫增德尔调制器一(8)与双平行马赫增德尔调制器二(18)均偏置于最大传输点；
装置奈奎斯特波形占空比调节方式为：通过调节光放大器一(10)与光放大器二(20)的输出增益，可实现生成奈奎斯特波形占空比调节。
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