CN107566044B - 基于高非线性光纤的通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种异或运算实现方法，包括：第一路信号注入高非线性光纤环路；同时，第二路信号注入高非线性光纤环路；同时，探测信号注入高非线性光纤环路；从接收端接收所述探测信号，则所述探测信号作为第一路信号和所述第二路信号的异或运算结果；其中，所述第一路信号与所述第二路信号具有相同的光波长；所述第一路信号与所述第二路信号注入所述高非线性光纤环路时具有不同的传输方向。上述基于高非线性光纤的通信方法，基于非线性光环路镜(nonlinear optical loop mirror)结构和高非线性光纤的交叉相位调制(XPM)效应实现异或运算，编码和解码计算效率高，节约大量时间，高非线性光纤响应速度快，可用于处理高速Tb/s光信号。还涉及一种基于高非线性光纤的通信方法。

Description

基于高非线性光纤的通信方法
技术领域
本发明涉及通信方法，特别是涉及异或运算实现方法和基于高非线性光纤的通信方法。
背景技术
近年来，已经开发了具有高非线性的高非线性光纤(HNLF，highlynonlinearfiber)。随着该开发的进行，利用高非线性光纤的光信号处理获得了普及。
通常的基于全光网络编码的保密通信原理如下：
参阅图1，将两路高速光通信信号A和D在光域进行网络编码实现信号加密，然后将加密光信号进行传输，在接收端再次利用网络解码技术对加密光信号进行解码，恢复出信号A。
其中涉及到的网络编码原理，如图2所示。假设两路光信号同时进入节点，在传统光通信网络中，要求这两路信号波长或时隙不同，利用波分复用或者时分复用技术，将两路信号区分开，避免出现冲突，影响系统性能。图2中，在两路信号N1和N2交汇的节点处放置异或运算单元，将两路信号进行异或运算得到加密信号N＝N1⊕N2，在接收端对信号进行解密N1＝(N1⊕N2)⊕N2。
传统技术存在以下技术问题：
但是，异或运算单元往往都是利用硬件电路实现，计算效率低，浪费时间。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于高非线性光纤的通信方法，编码和解码计算效率高，节约大量时间，用于Tb/s高速光信号保密通信。
一种异或运算实现方法，包括：
第一路信号注入高非线性光纤环路；
同时，第二路信号注入高非线性光纤环路；
同时，探测信号注入高非线性光纤环路；
从接收端接收所述探测信号，则所述探测信号作为第一路信号和所述第二路信号的异或运算结果；
其中，所述第一路信号与所述第二路信号具有相同的光波长；所述第一路信号与所述第二路信号注入所述高非线性光纤环路时具有不同的传输方向。
在另外的一个实施例中，所述第一路信号注入高非线性光纤环路时是顺时针传输；所述第二路信号注入高非线性光纤环路时是逆时针传输。
在另外的一个实施例中，所述第一路信号注入高非线性光纤环路时是逆时针传输；所述第二路信号注入高非线性光纤环路时是顺时针传输。
在另外的一个实施例中，所述探测信号注入高非线性光纤环路时是顺时针传输。
在另外的一个实施例中，所述探测信号注入高非线性光纤环路时是逆时针传输。
一种基于高非线性光纤的通信方法，包括：
第一路信号和第二路信号利用上述的异或运算实现方法进行异或运算；
将异或运算的结果通过第一路径传输；
所述第二路信号通过第二路径传输；
将所述异或运算的结果和所述第二路信号利用上述的异或运算实现方法进行异或运算，得到第一路信号。
上述基于高非线性光纤的通信方法，基于非线性光环路镜(nonlinear opticalloop mirror)结构和高非线性光纤的交叉相位调制(XPM)效应实现异或运算，编码和解码计算效率高，节约大量时间，高非线性光纤响应速度快，可用于处理高速Tb/s光信号。
在另外的一个实施例中，所述第一路信号是军用信号；所述第二路信号是民用信号。
附图说明
图1为本申请背景技术涉及的保密通信原理图。
图2为本申请背景技术涉及的编码解码原理图。
图3为本申请实施例提供的一种异或运算实现方法的流程图。
图4为本申请实施例提供的一种异或运算实现方法中的非线性光环路镜工作原理。
图5为本申请实施例提供的一种异或运算实现方法的非线性光环路镜结构图。
图6为本申请实施例提供的一种基于高非线性光纤的通信方法的流程图。
图7为本申请实施例提供的一种基于高非线性光纤的通信方法的通信系统图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参阅图1，一种异或运算实现方法，包括：
S110、第一路信号注入高非线性光纤环路。
S120、同时，第二路信号注入高非线性光纤环路。
S130、同时，探测信号注入高非线性光纤环路。
S140、从接收端接收所述探测信号，则所述探测信号作为第一路信号和所述第二路信号的异或运算结果。
其中，所述第一路信号与所述第二路信号具有相同的光波长。所述第一路信号与所述第二路信号注入所述高非线性光纤环路时具有不同的传输方向。
在另外的一个实施例中，所述第一路信号注入高非线性光纤环路时是顺时针传输。所述第二路信号注入高非线性光纤环路时是逆时针传输。
在另外的一个实施例中，所述第一路信号注入高非线性光纤环路时是逆时针传输。所述第二路信号注入高非线性光纤环路时是顺时针传输。
也就是说，所述第一路信号与所述第二路信号注入所述高非线性光纤环路时具有不同的传输方向即可。
在另外的一个实施例中，所述探测信号注入高非线性光纤环路时是顺时针传输。
在另外的一个实施例中，所述探测信号注入高非线性光纤环路时是逆时针传输。
也就是说，本发明不限制所述探测信号注入高非线性光纤环路时传输的方向。
下面介绍一个本发明具体的应用场景：
参阅图4为本申请实施例提供的一种异或运算实现方法中的非线性光环路镜工作原理。
主要利用高非线性光纤的交叉相位调制(XPM)效应(当光子晶体光纤中传播不同频率的光波时，介质的折射率与所有光波的光场都有关系。因此，某一特定频率的相位不但与自身的光场有关，还与其它频率的光场有关。这种相互作用称为交叉相位调制(XPM，即Cross-phase Modulation)。)，将两路信号分别注入光纤，让其在环路中分别顺、逆时针传输，从而对探测脉冲进行相位调节，如“1”码型信号引入π相位，“0”码型信号引入π相位，在接收端检测探测脉冲，从而在探测脉冲中实现异或运算。
参阅图5为本申请实施例提供的一种异或运算实现方法的非线性光环路镜结构图。通过调节两路信号的功率改变交叉相位调制引入的相位。
参阅图6，一种基于高非线性光纤的通信方法，包括：
S210、第一路信号和第二路信号利用上述的异或运算实现方法进行异或运算。
S220、将异或运算的结果通过第一路径传输。
S230、所述第二路信号通过第二路径传输。
也就是说，所述第二路信号和所述异或运算的结果通过不同的路径传输。
S240、将所述异或运算的结果和所述第二路信号利用上述的异或运算实现方法进行异或运算，得到第一路信号。
也就是说，把所述异或运算的结果、所述第二路信号和探测信号注入高非线性光纤环路。所述异或运算的结果与所述第二路信号注入所述高非线性光纤环路时具有不同的传输方向。
利用高非线性光纤的交叉相位调制(XPM)效应，在非线性光环路镜中，利用所述异或运算的结果和所述第二路信号探测脉冲进行相位调节，得到所述异或运算的结果与所述第二路信号的异或运算结果，即第一路信号。
图7为本申请实施例提供的一种基于高非线性光纤的通信方法的通信系统图。
第一路信号和第二路信号使用相同光波长，通过不同的路径传输。这类系统将利用非线性光环路镜实现全光异或功能，将产生的加密信号通过一路传输，第二路信号通过另外一路传输，在接收端将加密信号和第二路信号再次进行全光异或即可恢复第一路信号。
上述基于高非线性光纤的通信方法，基于非线性光环路镜(nonlinear opticalloop mirror)结构和高非线性光纤的交叉相位调制(XPM)效应实现异或运算，编码和解码计算效率高，节约大量时间，高非线性光纤响应速度快，可用于处理高速Tb/s光信号。
在另外的一个实施例中，所述第一路信号是军用信号；所述第二路信号是民用信号。
在这种情况下，当需要传输使用相同光波长且在不同的路径传输的军用信号和民用信号，可以把需要加密的军用信号进行加密和解密传输。
本发明主要利用高非线性光纤(HNLF，highly nonlinear fiber)的交叉相位调制(XPM,cross-phase modulation)效应在高非线性光纤换中实现全光与或门，用于全光网络编码实现保密通信。高非线性光纤是无源器件，有飞秒量级的响应速度，因此可用于超高速率Tb/s光信号的全光异或运算。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种基于高非线性光纤的通信方法，其特征在于，包括：
第一路信号和第二路信号利用异或运算实现方法进行异或运算；
将异或运算的结果通过第一路径传输；
所述第二路信号通过第二路径传输；
将所述异或运算的结果和所述第二路信号利用异或运算实现方法进行异或运算，得到第一路信号；
所述第一路信号是军用信号；所述第二路信号是民用信号；
其中，所述异或运算实现方法，包括：
第一路信号依次通过第一偏振控制器、第一可变光衰减器、第一耦合器注入高非线性光纤环路；
同时，第二路信号依次通过第二偏振控制器、第二可变光衰减器、第二耦合器注入高非线性光纤环路；
同时，探测信号通过第三耦合器注入高非线性光纤环路；
从所述第三耦合器的接收端接收所述探测信号，则所述探测信号作为第一路信号和所述第二路信号的异或运算结果；
其中，第一路信号与所述第二路信号具有相同的光波长；所述第一路信号与所述第二路信号注入所述高非线性光纤环路时具有不同的传输方向；所述探测信号是脉冲信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111756439B (zh) * 2019-03-29 2021-12-28 中国移动通信有限公司研究院 一种光纤故障检测方法、装置、设备及计算机存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102932142A (zh) * 2012-10-08 2013-02-13 中国科学院西安光学精密机械研究所 光纤通信系统中光数据信号加解密方法
CN104113307A (zh) * 2014-07-07 2014-10-22 北京交通大学 一种全光时钟倍频装置及基于此装置的倍频方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7409131B2 (en) * 2006-02-14 2008-08-05 Coveytech, Llc All-optical logic gates using nonlinear elements—claim set V

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102932142A (zh) * 2012-10-08 2013-02-13 中国科学院西安光学精密机械研究所 光纤通信系统中光数据信号加解密方法
CN104113307A (zh) * 2014-07-07 2014-10-22 北京交通大学 一种全光时钟倍频装置及基于此装置的倍频方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
光通信网物理层全光异或加解密技术研究;曹东东 等;《光通信研究》;20130111;第8-10、23页 *
基于非线性光纤环镜的40-Gb/s全光异或门;周敏娟 等;《全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集》;20071101;第395-399页 *

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