CN108259119A - 一种光时分解复用装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种光时分解复用装置和方法,光时分解复用装置包括:用于使得输出光功率随所加电压变化的调制器、非线性光信号整形器、射频源和电移相器,其中,所述调制器和所述非线性光信号整形器依次光学连接;所述射频源、所述电移相器和所述调制器的射频驱动端口依次电学连接,实现8路及以上时域通路OTDM信号解复用。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域,尤其涉及一种光时分解复用装置和方法。
背景技术
光时分解复用装置是光时分复用(OTDM)系统的关键技术单元之一,目前主要采用电光解复用和全光解复用两种技术。
电光解复用技术是基于射频(RF)信号驱动电光调制器,产生具有一定占空比和消光比的开关窗,OTDM信号经开关窗时域切割后,实现电光解复用。目前,常用的调制器包括电吸收调制器(EAM)、马赫曾德尔调制器(MZM)、双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM)等。在2014年OFC会议文章《Dual-wavelength Clock Recovery with Simultaneous FourfoldDemultiplexing Using an Optoelectronic Oscillator》中提出级联MZM、相位调制器(PM)和窄带光带通滤波器(OBPF)方案,MZM偏置在峰值点、将入射4×25-Gb/s OTDM信号切割成2×25-Gb/s信号,随后由PM和OBPF偏移滤波,提取25Gb/s支路信号,实现了4路OTDM信号的无误码解复用。清华大学2013年申请的一项名为“一种基于孔径受限时间透镜的光时分解复用装置”专利中,利用正弦驱动PM中的负啁啾与负色散介质构成发散的时间透镜,将非目标支路信号挤压至帧时钟周期边缘,再利用强度调制器取出目标支路信号,并用色散补偿单元补偿恢解出需要的支路目标信号,实现了4×25-Gb/s OTDM信号到25Gb/s支路信号的无误码解复用。基于电光解复用技术的光时分解复用装置无需使用超短帧时钟光脉冲,具有结构简单、系统稳定的优点。
全光解复用技术则是将OTDM信号和低占空比的超短帧时钟光脉冲一同注入非线性介质,利用非线性介质的快速非线性响应,产生与帧时钟速率相同的开关窗,从而实现全光解复用。目前,常用的非线性介质包括高非线性光纤(HNLF)、半导体光放大器(SOA)、硅波导(Silicon Waveguide)等。埃因霍芬理工大学2006年在Photonics Technology Letters发表的文章《320-to-40-Gb/s demultiplexing using a single SOA assisted by anoptical filter》中,将超短帧时钟光脉冲与OTDM信号共同注入SOA,利用SOA中的交叉增益调制效应,实现了8×40-Gb/s OTDM信号到40Gb/s支路信号的无误码解复用。丹麦技术大学2010年在Journal of Lightwave Technology发表的文章《Polarization-insensitive640Gb/s demultiplexing based on four wave mixing in a polarization-maintaining fibre loop》中,将超短帧时钟光脉冲与OTDM信号共同注入HNLF,利用HNLF中的四波混频效应,实现了64×10-Gb/s OTDM信号到10Gb/s支路信号的无误码解复用。基于全光解复用技术的光时分解复用装置不受电子速率瓶颈的限制,可以有效拓展解复用装置的工作速率。
电光解复用技术主要受限于调制器开关窗口宽度的限制。单个调制器产生的开关窗较宽,通常采用级联MZM、DPMZM等调制器方式减小开关窗宽度,从而拓展解复用装置的工作速率。前述OFC会议文章及清华大学申请专利均采用了级联调制器结构,但仅能满足4×25-Gb/s到25Gb/s的4路OTDM信号解复用,不能应用于8路及以上时域通路OTDM信号解复用。
发明内容
鉴于上述技术问题,本发明实施例提供一种光时分解复用装置和方法,实现8路及以上时域通路OTDM信号解复用。
依据本发明实施例的一个方面,提供了一种光时分解复用装置,包括:用于使得输出光功率随所加电压变化的调制器、非线性光信号整形器、射频源和电移相器,其中,所述调制器和所述非线性光信号整形器依次光学连接;所述射频源、所述电移相器和所述调制器的射频驱动端口依次电学连接。
可选地,所述调制器为双平行马赫曾德尔调制器。
可选地,所述非线性光信号整形器包括:依次光学连接的掺铒光纤放大器、高非线性光纤和滤波器。
可选地,所述非线性光信号整形器为马梅舍夫整形器。
可选地,所述滤波器为可调带通光滤波器OBPF。
依据本发明实施例的另一个方面,还提供了一种光时分解复用方法,所述光时分解复用方法包括:
接收OTDM信号;
对所述OTMD信号进行时域切割,切割后的各支路信号具有一定的功率差值;
对切割后的各支路信号进行处理,使得峰值功率值位于第一预定范围的目标支路信号获得的光谱扩展量最大,而峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号对应的光谱分量则位于入射信号的中心频率附近,然后滤出展宽后光谱的边带分量,以抑制峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号。
可选地,通过非线性光信号整形器对切割后的各支路信号进行处理;
所述非线性光信号整形器包括:依次光学连接的掺铒光纤放大器、高非线性光纤和滤波器,当具有不同峰值功率的各支路信号经掺铒光纤放大器放大并注入高非线性光纤后,使得峰值功率值位于第一预定范围的目标支路信号获得的光谱扩展量最大,而峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号对应的光谱分量则位于入射信号的中心频率附近;通过调节滤波器中心波长进行偏移滤波,滤出展宽后光谱的边带分量,以抑制峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号。
可选地,所述非线性光信号整形器为马梅舍夫整形器。
可选地,所述滤波器为可调带通光滤波器OBPF。
可选地,通过双平行马赫曾德尔调制器接收OTDM信号。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:本发明实施例提出一种基于使得输出光功率随所加电压变化的调制器和非线性光信号整形器的光时分解复用装置,由于非线性光信号整形器的引入,显著降低了对强度调制器开关窗口的要求。仅采用一个调制器和一个非线性光信号整形器,即可实现8×25-Gb/s到25Gb/s的8路OTDM信号解复用。
附图说明
图1为本发明实施例一中光时分解复用装置的结构示意图;
图2a为本发明实施例一中复用后的8×25-Gb/s OTDM-OOK信号眼图;
图2b为本发明实施例一中DPMZM切割后的信号眼图;
图2c为本发明实施例一中HNLF后光谱示意图;
图2d为本发明实施例一中OBPF偏移滤波后的信号眼图;
图3为本发明实施例一中8×25-Gb/s OTDM B2B信号误码测试曲线图;
图4为本发明实施例二中光时分解复用方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
参见图1,图中示出了一种光时分解复用装置,包括:用于使得输出光功率随所加电压变化的调制器11、非线性光信号整形器12、射频源(RF)13和电移相器(PS)14,其中,所述调制器11和所述非线性光信号整形器12依次光学连接;所述射频源13、所述电移相器14和所述调制器11的射频驱动端口依次电学连接。
在本实施例中,可选地,上述调制器可以是双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM)。
在本实施例中,可选地,非线性光信号整形器12包括:依次光学连接的掺铒光纤放大器(EDFA)121、高非线性光纤(HNLF)122和滤波器123。可选地,滤波器123为可调带通光滤波器(OBPF)。非线性光信号整形器12中虽然采用HNLF,但是利用的是HNLF的自相位调制效应,无需高成本的帧时钟光脉冲,同时,HNLF为开环结构,系统稳定性高。
在本实施例中,可选地,非线性光信号整形器12为Mamyshev整形器。
在本实施例中,OTDM信号注入调制器11后,通过调节电移相器14,使调制器11的开关窗口中心与目标支路信号中心对准。经时域切割后,由于调制器11开关窗口宽度大于OTDM信号相邻支路时间间隔,无法充分抑制其他支路信号。然而,切割后的各支路信号具有一定的功率差值,利用非线性光信号整形器12对入射信号功率的敏感性,可以进一步抑制其他支路信号。当具有不同峰值功率的各支路信号经掺铒光纤放大器121放大并注入高非线性光纤122后,由于自相位调制效应,峰值功率最大的目标支路信号获得的光谱展宽量最大,而峰值功率较小的其他支路信号对应的光谱分量则位于入射信号的中心频率附近。随后调节滤波器123中心波长进行偏移滤波,滤出展宽后光谱的边带分量,从而有效抑制峰值功率相对较小的其他支路信号,即可实现光时分解复用。
其中,为降低对非线性光信号整形器12中非线性作用的需求,应尽可能减小双平行马赫曾德尔调制器的开关窗宽度,提高目标支路信号与其他支路信号的峰值功率比。通过调节单驱动调制器11的偏置电压和RF信号功率,可以产生占空比为18.8%-50%的光开关。
本实施例可以实现从8×25-Gb/s OTDM开关键控(OOK)信号中提取出高质量25-Gb/s支路信号,即实现8路OTDM信号解复用。
图2a为入射的8×25-Gb/s OTDM-OOK信号眼图,具有较清晰的眼图张开度,无明显的码间串扰。该8×25-Gb/s OTDM信号随即注入本发明实施例涉及的由单驱动DPMZM和Mamyshev整形器组成的时分解复用装置。在单驱动DPMZM(FUJITSU FTM7961EX)中,DPMZM由两个子MZM(MZM1,MZM2)嵌入在一个母MZM(MZM3)上,MZM1由频率为25GHz、功率为22dBm的正弦RF信号驱动,MZM2不接驱动信号;RF信号由Agilent N5183A信号发生器产生;MZM1、MZM2和MZM3分别偏置在94.55%、77.23%和1.7%传输点。由此产生占空比为19%的开光窗口。
图2b为经DPMZM切割后的信号眼图,其目标支路信号与其他支路信号的峰值功率比为6dB。在Mamyshev整形器中,EDFA(Keopsys公司生产)输出功率为18.7dBm;HNLF(OFS公司生产)的长度为1km、零色散波长为1562nm、色散斜率为0.018ps/nm2/km、非线性系数为8.4/W/km;OBPF(Koshin公司生产)的中心波长为1539.8nm、3-dB带宽为5nm。
HNLF后光谱和OBPF滤波后信号眼图分别如图2c和图2d所示。经解复用装置后,目标支路信号眼图清晰,其他支路信号得到充分抑制。该目标支路信号经EDFA放大后注入误码仪(Agilent N4901B)进行误码测试。
图3为25-Gb/s背靠背(B2B)信号(实心圆)和200-Gb/s OTDM B2B信号解复用后得到的目标支路信号(实心方块)的误码测试曲线。当误码率为10-9时,25-Gb/s B2B信号的接收灵敏度为-27.4dBm。该200-Gb/s OTDM系统中复用和解复用的功率代价为4.4dB。无误码解复用的实现,证明了基于级联DPMZM和Mamyshev整形器的解复用装置的可靠性。调节电移相器(ATM公司生产),可以实现对其它支路信号的解复用。
实施例二
参见图4,图中示出了一种光时分解复用方法,所述光时分解复用方法包括:
步骤401、接收OTDM信号;
例如通过双平行马赫曾德尔调制器接收OTDM信号
步骤402、对所述OTMD信号进行时域切割,切割后的各支路信号具有一定的功率差值;
步骤403、对切割后的各支路信号进行处理,使得峰值功率值位于第一预定范围的目标支路信号获得的光谱扩展量最大,而峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号对应的光谱分量则位于入射信号的中心频率附近,然后滤出展宽后光谱的边带分量,以抑制峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号。
在本实施例中,可选地,通过非线性光信号整形器对切割后的各支路信号进行处理;
所述非线性光信号整形器包括:依次光学连接的掺铒光纤放大器、高非线性光纤和滤波器,当具有不同峰值功率的各支路信号经掺铒光纤放大器放大并注入高非线性光纤后,使得峰值功率值位于第一预定范围的目标支路信号获得的光谱扩展量最大,而峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号对应的光谱分量则位于入射信号的中心频率附近;通过调节滤波器中心波长进行偏移滤波,滤出展宽后光谱的边带分量,以抑制峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号。
在本实施例中,可选地,所述非线性光信号整形器为马梅舍夫整形器。
在本实施例中,可选地,所述滤波器为可调带通光滤波器OBPF。
本发明实施例提出一种基于使得输出光功率随所加电压变化的调制器(例如双平行马赫曾德尔调制器)和非线性光信号整形器(例如马梅舍夫整形器)的光时分解复用装置,由于非线性光信号整形器的引入,显著降低了对强度调制器开关窗口的要求。仅采用一个调制器和一个非线性光信号整形器,即可实现8×25-Gb/s到25Gb/s的8路OTDM信号解复用。
应理解,说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中,应理解,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定
另外,本文中术语“系统”和“网络”在本文中常可互换使用。
应理解,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请所提供的实施例中,应理解,“与A相应的B”表示B与A相关联,根据A可以确定B。但还应理解,根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B,还可以根据A和/或其它信息确定B。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露方法和装置,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理包括,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述的是本发明的优选实施方式,应当指出对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明所述的原理前提下还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种光时分解复用装置,其特征在于,包括:用于使得输出光功率随所加电压变化的调制器、非线性光信号整形器、射频源和电移相器,其中,所述调制器和所述非线性光信号整形器依次光学连接;所述射频源、所述电移相器和所述调制器的射频驱动端口依次电学连接。
2.根据权利要求1所述的光时分解复用装置,其特征在于,所述调制器为双平行马赫曾德尔调制器。
3.根据权利要求1所述的光时分解复用装置,其特征在于,所述非线性光信号整形器包括:依次光学连接的掺铒光纤放大器、高非线性光纤和滤波器。
4.根据权利要求3所述的光时分解复用装置,其特征在于,所述非线性光信号整形器为马梅舍夫整形器。
5.根据权利要求3所述的光时分解复用装置,其特征在于,所述滤波器为可调带通光滤波器OBPF。
6.一种光时分解复用方法,其特征在于,包括:
接收OTDM信号;
对所述OTMD信号进行时域切割,切割后的各支路信号具有一定的功率差值;
对切割后的各支路信号进行处理,使得峰值功率值位于第一预定范围的目标支路信号获得的光谱扩展量最大,而峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号对应的光谱分量则位于入射信号的中心频率附近,然后滤出展宽后光谱的边带分量,以抑制峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号。
7.根据权利要求6所述的光时分解复用方法,其特征在于,通过非线性光信号整形器对切割后的各支路信号进行处理;
所述非线性光信号整形器包括:依次光学连接的掺铒光纤放大器、高非线性光纤和滤波器,当具有不同峰值功率的各支路信号经掺铒光纤放大器放大并注入高非线性光纤后,使得峰值功率值位于第一预定范围的目标支路信号获得的光谱扩展量最大,而峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号对应的光谱分量则位于入射信号的中心频率附近;通过调节滤波器中心波长进行偏移滤波,滤出展宽后光谱的边带分量,以抑制峰值功率值位于第二预定范围的其他支路信号。
8.根据权利要求7所述的光时分解复用方法,其特征在于,所述非线性光信号整形器为马梅舍夫整形器。
9.根据权利要求7所述的光时分解复用方法,其特征在于,所述滤波器为可调带通光滤波器OBPF。
10.根据权利要求6所述的光时分解复用方法,其特征在于,通过双平行马赫曾德尔调制器接收OTDM信号。
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