CN108347283B - 基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于相干光通信系统技术领域，提供了一种基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，旨在解决现有相干光通信系统技术中激光器成本高、本振光与信号光频率一致性差的问题。本发明在发射端用光孤子晶体频梳源作为通信系统的光源，可以同时产生数十路甚至更多的光载波，降低了相干光通信系统发射端对窄线宽激光器的需求量，与传统的相干光通信系统相比，极大的降低了成本；在接收端用另一个光孤子晶体频梳源为相干光解调器提供本振光信号，系统中的两个光孤子晶体频梳源用同一个激光器发出的光信号作为其泵浦光，因此本振光与光载波信号近似同频，一致性好，具有很好的相干性，无需精确控制激光器的发射波长，降低了系统对激光器的性能要求。

Description

基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统
技术领域
本发明属于相干光通信系统技术领域，涉及一种超高容量的并行相干光通信系统，具体涉及一种采用光频梳源产生光载波的并行相干光通信系统，特别涉及一种利用两个共泵浦光的微腔光孤子晶体频梳分别作为光信号载波和解调本振光的相干光通信系统。
背景技术
在光通信领域，更高的接收灵敏度、更大的带宽、更长的传输距离和更低的能耗是光通信系统永恒追求的目标，伴随着信息量的爆炸式增长，相干光通信系统以其频谱利用率和灵敏度高的优势得到了迅速的商业化发展。在相干光通信中，光载波的频率稳定性对系统性能起着重要作用，如对于零差检测相干光通信系统来说，若激光器的频率(或波长)随工作条件不同而发生漂移，就很难保证本振光与接收光信号之间的频率相对稳定性；光载波与本振光的频率只要产生微小变化，都将对中频产生很大影响。因此，只有保证光载波振荡器和光本振振荡器的高频率稳定性，才能保证相干光通信系统的正常工作。外差相干光通信系统也是如此。因此相干光通信对激光器的线宽和频率稳定性提出了极高的要求。虽然随着近年来激光器技术的进步，激光器的输出功率、线宽、稳定性和噪声都得到了很大改善，然而该类激光器的成本却非常高昂。特别是波分复用系统中，在收发两边都需要多路高性能的窄线宽激光器，其成本极为昂贵，严重制约着相干光通信系统在对成本要求严格场合的应用。
光频梳是一些离散的、等频率间距的像梳子一样形状的光谱。特别是基于微腔的克尔光频梳，可以通过微腔的设计，实现频率间隔与波分复用光通信系统兼容的光频梳。特别是基于微腔的耗散孤子光频梳，其在时域上是孤子序列，在频域上是一系列等频率间隔的光频率序列，并具有极低的噪声特性，使微腔光频梳产生多路相干光源成为现实。基于孤子态光频梳的超高速(55Tbps)相干光通信系统已经得到实验验证。但是该实验中的孤子光频梳是通过扫频激光器泵浦微腔而得到，其中扫频激光器十分昂贵，不适合在光通信系统中应用，同时扫频激光器体积庞大，不符合目前通信系统向小型化发展的趋势；更重要的是，该实验中的相干解调光的产生需要另外一个可调谐激光器去泵浦产生本地振荡单孤子，其与载波频率上有差异，产生的孤子频梳很难在同一频率处，非常不利于相干光信号的解调，因此为达到本振光与信号光同频的目标，往往需要对光频梳进行反复调节，极大地降低了通信系统的实用性。
总之，相干光通信系统的发展亟需频率稳定、线宽窄、波长兼容波分复用系统的多波长光源，特别需要解决解调端本振光源与发展端光源的频率一致性问题。
发明内容
基于以上背景，本发明提供了一种基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，利用一个泵浦光同时产生频率、偏振一致的光载波和本振光，旨在解决现有相干光通信系统技术中激光器成本高、本振光与信号光频率一致性差的问题。
本发明的技术方案如下：
基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，包括通过光纤链路连接的并行相干光信号发射单元和并行相干光信号接收单元；其特殊之处在于：
所述并行相干光信号发射单元包括通过光纤依次连接的光孤子晶体频梳源一、解波分复用器一、多路并行设置的相干光调制器和波分复用器；
所述光孤子晶体频梳源一用于产生载波光孤子晶体频梳；所述解波分复用器一用于将所述载波光孤子晶体频梳分离为多路独立的光学载波：其中一路光学载波直接连接到所述波分复用器相应波长输入端；其余光学载波先分别被相应的所述相干光调制器进行数据调制，被调制后的光信号再分别连接到所述波分复用器相应波长输入端；经所述波分复用器复用的光信号作为并行相干光信号发射单元的输出；
所述并行相干光信号接收单元包括解波分复用器二、多路并行设置的相干光解调器、多路并行设置的光电探测器、光孤子晶体频梳源二、解波分复用器三和多路并行设置的数字信号处理单元；
所述解波分复用器二用于将所述并行相干光信号发射单元输出的光信号进行波长分离，其中，未经调制的一路光信号接入所述光孤子晶体频梳源二作为其泵浦光，被调制后携带通信信息的光信号分别送入相应的所述相干光解调器；
所述光孤子晶体频梳源二用于产生本振光孤子晶体频梳；
所述解波分复用器三用于将所述本振光孤子晶体频梳分离为与所述被调制后携带通信信息的光信号频率近似同频的一组本振光信号；所述本振光信号分别接入相应的所述相干光解调器的本振输入端；
所述相干光解调器用于对所述被调制后携带通信信息的光信号进行解调；
所述光电探测器用于将所述相干光解调器解调后的光信号转换为电信号，并输入到所述数字信号处理单元，完成信号的解调输出。
进一步地，所述光孤子晶体频梳源一的自由光谱范围为50GHz、100GHz或者与波分复用光通信系统波长一致。
进一步地，所述光孤子晶体频梳源一包括依次连接的连续光激光器、光学放大器一、偏振控制器一、微环谐振腔一和光学隔离器一，所述微环谐振腔一外还设置有温度控制单元一。
进一步地，所述连续光激光器采用频率稳定、固定波长的窄线宽激光器或者扫频窄线宽激光器；光学放大器一采用掺饵光纤放大器、拉曼光纤放大器或者高功率半导体光学放大器；偏振控制器一采用高功率型光纤偏振控制器；微环谐振腔一采用Q值>105的光学微型谐振腔，其自由光谱范围为50GHz、100GHz或者与波分复用光通信系统波长一致；光学隔离器一采用光纤型光学隔离器。
进一步地，所述光孤子晶体频梳源二包括依次连接的光滤波器、光学放大器二、偏振控制器二、微环谐振腔二和光学隔离器二，微环谐振腔二外还设置有温度控制单元二。
进一步地，所述光滤波器采用带有光纤接口的光学滤波器，其中心波长与所述并行相干光信号发射单元输出光信号中未被调制的光信号波长相同；微环谐振腔二与所述微环谐振腔一具有相同的自由光谱范围。
进一步地，所述解波分复用器一、波分复用器、解波分复用器二和解波分复用器三的自由光谱范围均与所述微环谐振腔一的自由光谱范围一致，各通带的中心频率均与波分复用光通信系统协议规定的中心频率相一致。
进一步地，所述解波分复用器一、波分复用器、解波分复用器二和解波分复用器三均采用波导阵列光栅解波分复用器、滤波器型解波分复用器或者其它光栅型解波分复用器；所述相干光调制器采用IQ型相干光信号调制器或者马赫‐曾德尔相干光信号调制器。
进一步地，所述光孤子晶体频梳源一和光孤子晶体频梳源二的微腔均采用片上集成的微腔结构；所述解波分复用器一、相干光调制器与所述光孤子晶体频梳源一的微腔集成于同一片上；解波分复用器二和相干光解调器与所述光孤子晶体频梳源二的微腔集成于同一片上。
进一步地，所述光纤链路采用与现有光纤通信中所使用的光纤链路兼容的结构。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明在发射端用光孤子晶体频梳源作为通信系统的光源，可以同时产生数十路甚至更多的光载波，降低了相干光通信系统发射端对窄线宽激光器的需求量，与传统的相干光通信系统相比，极大的降低了成本；在接收端用另一个光孤子晶体频梳源为相干光解调器提供本振光信号，系统中的两个光孤子晶体频梳源用同一个激光器发出的光信号作为其泵浦光，因此本振光与光载波信号近似同频，一致性好，具有很好的相干性，无需精确控制激光器的发射波长，降低了系统对激光器的性能要求。
2、本发明所采用的光孤子晶体频梳源是基于微腔内的参量过程产生光频梳的，所产生的光频梳是一种低噪态的光频梳，各个波长的线宽和噪声与泵浦源在同一个水平，并且各个波长的频率间隔一致，其各个波长的频率非常稳定；相对于传统利用多路并行激光器的方案，无需分别对各个激光器的发射波长进行精确控制，降低了激光器控制系统的复杂度。
3、本发明利用发射端传输过来的连续光实现接收端光孤子频梳的产生，从而得到各路解调器所需要的本振光信号，只需控制光频梳的重频即可实现本振光与信号光的同频，因此无需在接收端使用高性能的波长可调激光器，极大地简化了相干光通信系统的复杂度。
4、本发明采用的微腔光孤子晶体频梳源使用小型密封封装结构，内部环境和光学模式稳定，对环境温度、振动具有很好的免疫能力，因此本发明所提供的系统具有很强的环境适应能力。
5、本发明在收发两端所用到的光孤子晶体频梳源的微腔采用片上集成的微腔结构，片上可以同时集成波分复用器、解波分复用器、调制器等器件，从而实现高度集成化的光收发机，进而有效降低相干光通信系统收发机的体积。
6、本发明采用的光孤子晶体频梳源的核心部件为微腔，微腔可以采用多种方式制作，例如CMOS兼容的加工工艺，有利于大规模、低成本生产加工，从而推进本发明的大规模应用。
7、本发明提供的相干光通信系统采用多路并行高速相干通信方式，其多路光源由光孤子晶体频梳产生，光频梳各个波长的线宽与泵浦光的线宽相同，适合超高速相干信号的调制与解调，结合多路并行通信方式，可以形成超高通信容量，能有效满足未来网络数据量快速提升的需求。
附图说明
图1为本发明实施例的系统框图；
图2为发射端光孤子晶体频梳源的原理图；
图3为接收端光孤子晶体频梳源的原理图；
图4A为发射端实验得到的光孤子频梳光谱图；
图4B为将图4A放大后的光谱图；
图5A为接收端实验得到光孤子频梳光谱图；
图5B为图5A放大后的光谱图；
图6为实验测得的不同波长解调信号的星座图，其中，(a)为1555.35nm，(b)为1555.75nm，(c)为1556.55nm，(d)为1556.95nm；
图7为实验测得的眼图测试图，其中，(a)为1555.35nm，(b)为1555.75nm，(c)为1556.55nm，(d)为1556.95nm。
附图标记说明：
1‐并行相干光信号发射单元；11‐光孤子晶体频梳源一；111‐连续光激光器；112‐光学放大器一；113‐偏振控制器一；114‐微环谐振腔一；115‐温度控制单元一；116‐光学隔离器一；12‐解波分复用器一；13‐相干光调制器；14‐波分复用器；2‐光纤链路；21‐中继放大器；22‐链路光纤；23‐色散补偿单元；3‐并行相干光信号接收单元；31‐解波分复用器二；32‐相干光解调器；33‐光电探测器；34‐光孤子晶体频梳源二；341‐光滤波器；342‐光学放大器二；343—偏振控制器二；344‐微环谐振腔二；345‐温度控制单元二；346‐光学隔离器二；35‐解波分复用器三；36‐数字信号处理单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例相干光通信系统包括通过光纤链路2相连的并行相干光信号发射单元1和并行相干光信号接收单元3。
为使本发明与现有光纤通信网络完全兼容而无需更换光纤链路，本实施例中的光纤链路2采用与现有光纤通信中所使用的光纤链路完全兼容的结构，包括依次连接的中继放大器21、链路光纤22和色散补偿单元23；中继放大器21采用商业化掺饵光纤放大器、拉曼光纤放大器或者半导体光放大器；链路光纤22采用商业化的通信光纤；色散补偿单元23采用商业化的色散补偿模块或者色散补偿光纤。
并行相干光信号发射单元1包括通过单模光纤依次连接的光孤子晶体频梳源11、解波分复用器一12、多路并行设置的相干光调制器13和一个波分复用器14；参见图2，光孤子晶体频梳源11包括通过单模光纤或保偏光纤依次连接的连续光激光器111、光学放大器一112、偏振控制器一113、微环谐振腔一114和光学隔离器一116，微环谐振腔一114外还设置有温度控制单元一115；光孤子晶体频梳源11产生的光孤子晶体频梳由光学隔离器一116的输出端输出。具体的，连续光激光器111采用频率稳定、固定波长的窄线宽激光器或者扫频窄线宽激光器；光学放大器一112采用掺铒光纤放大器、拉曼光纤放大器或者高功率半导体光学放大器；偏振控制器一113采用高功率型光纤偏振控制器；微环谐振腔一114为具有超高Q值(>105)的光学微型谐振腔，其自由光谱范围为50GHz、100GHz或者其它兼容波分复用光通信系统的自由光谱范围值；光学隔离器一116可采用光纤型光学隔离器；相干光调制器13采用IQ型相干光信号调制器或者马赫‐曾德尔相干光信号调制器。
并行相干光信号接收单元3包括解波分复用器二31、多路并行设置的相干光解调器32、多路并行设置的光电探测器33、一个光孤子晶体频梳源二34、一个解波分复用器35和多路并行设置的数字信号处理单元36；
相干光解调器32为与相干光调制器13相对应的干涉型相干光解调器；
参见图3，光孤子晶体频梳源二34包括依次连接的光滤波器341、光学放大器二342、偏振控制器二343、微环谐振腔二344和光学隔离器二346，微环谐振腔二344外还设置有温度控制单元二345；光孤子晶体频梳源二34产生的光孤子晶体频梳由光学隔离器二346的输出端输出；其中，光滤波器341采用带有光纤接口的光学滤波器，其中心波长和并行相干光信号发射单元1输出光信号中未被调制的光波长相同；微环谐振腔二344与微环谐振腔一114具有相同的自由光谱范围；光孤子频梳各频谱成分的波长(λ)与泵浦光波长λ泵浦和其自由光谱范围(FSR)的关系为λ＝λ泵浦+n·FSR，因此收发两端的光孤子晶体具有相同波长的频谱，以满足高效相干解调的需求；数字信号处理单元36采用与通信速率对应的高速数字信号处理单元。
前述解波分复用器一12、波分复用器14、解波分复用器二31和解波分复用器三35均可采用波导阵列光栅解波分复用器、滤波器型解波分复用器或者其它光栅型解波分复用器，并且它们的自由光谱范围与微环谐振腔一114自由光谱范围一致，它们各通带的中心频率与波分复用光通信系统协议规定的中心频率相一致。
为了减小相干光通信系统的体积，本发明收、发两端的光孤子晶体频梳源的微腔可采用片上集成的微腔结构，片上可同时集成波分复用器、解波分复用器、相干光调制器等器件，从而实现高度集成化的光收发机，进而有效降低相干光通信系统收发机的体积。另外，光孤子晶体频梳源的核心部件微腔可采用与CMOS兼容的加工工艺，有利于大规模、低成本生产加工，从而推进本发明的大规模应用。
本发明相干光通信系统的具体工作过程如下：
1.打开连续光激光器111，待其波长和功率稳定后，打开并调节光学放大器一112的输出功率，调节偏振控制器一113使入射到微环谐振腔一114的泵浦光具有合适的偏振态，最后通过温度控制单元一115逐步降低微环谐振腔一114的工作温度，直至产生稳定的光孤子晶体频梳；
2.光孤子晶体频梳源11产生的光孤子晶体频梳经过解波分复用器一12分离为与波分复用光通信系统波长一致的多个独立的光学载波：其中一路光学载波直接连接到波分复用器14相应波长输入端；其余光学载波先分别被相应的相干光调制器13进行数据调制，调制后的光信号再分别连接到波分复用器14相应波长输入端；经波分复用器14复用的光信号作为并行相干光信号发射单元1的输出；
3.并行相干光信号发射单元1的输出光信号进入光纤链路2，在光纤链路2中根据功率预算进行放大或中继放大，并进行相应的色散补偿后，接入并行相干光信号接收单元3；
4.并行相干光信号接收单元3接收到光信号后，首先经过解波分复用器二31进行波长分离：选取未经调制的一路光载波信号送入光孤子晶体频梳源二34作为其泵浦光，因而光孤子晶体频梳源二34不再需要本地激光器；被调制后携带通信信息的光载波信号分别送入相应的多路相干光解调器32；
5.调节光学放大器二342的输出功率、偏振控制器二343的偏振态和温度控制单元二345，产生稳定的与发射端近似同频的光孤子晶体频梳；
7.由光孤子晶体频梳源二34产生的光孤子晶体频梳经过解波分复用器三35进行波长分离，得到与所述被调制后携带通信信息的光载波信号频率近似同频的本振光信号，该本振光信号和所述被调制后携带通信信息的光载波信号源于同一个连续光激光器111，因此具有很好的相干性，是进行相干光信号相干解调的理想光源；
8.将所述本振光信号分别连接到相应的相干光解调器32的本振输入端对所述被调制后携带通信信息的光载波信号进行解调；
9.解调后的光信号分别被相应的多个光电探测器33探测，进行光电转换后得到相应的电信号，最后将电信号分别输入到多路数字信号处理单元36进行最后的处理，完成信号的解调输出。
实验验证：
本次实验中采用的连续光激光器111的发光波长为1556.15nm，光学放大器一112采用掺铒光纤放大器，微环谐振腔采用基于高折射率差光子平台的自由光谱范围为50GHz的微环谐振腔，链路光纤22长度为50km，接入光纤链路2的每路光信号的强度约为0dBm，链路光纤22引入的色散由一个色散补偿单元23完全补偿。
发射端的光孤子晶体频梳源11产生的光孤子晶体频梳经解波分复用器一12后分离成与波分复用通信系统相兼容的多个波长，由于实验条件限制，本次实验中选取四个载波波长进行调制；将1556.15nm的泵浦光直接连接到波分复用器14的对应端口；选择波长为1555.35nm、1555.75nm、1556.55nm和1556.95nm的光波分别送入四路相干光调制器13进行调制(实验中的调制信号为速率是10GHz的BPSK信号)，将调制后的光信号同时接入波分复用器14的对应端口。
实验时，首先开启连续光激光器111，待其波长和功率稳定后，打开光学放大器一112，调节其输出功率至2瓦，通过调节偏振控制器使入射到微环谐振腔一114的泵浦光具有合适的偏振态，最后通过温度控制单元一115逐步降低微环谐振腔一114的工作温度，直至光孤子晶体频梳产生，产生的光孤子晶体频梳的光谱图如图4A、图4B所示。接收端的实验操作过程与发射端类似，直到产生一个新的光孤子晶体频梳，如图5A、图5B所示。
图6显示了经本次实验过解调后的四个波长的星座图，图7为其相应的误码曲线图，可以看出，上述频谱成分(1555.35nm、1555.75nm、1556.55nm和1556.95nm的光波)处于低噪声态而且非常稳定。

Claims (10)

1.基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，包括通过光纤链路（2）连接的并行相干光信号发射单元（1）和并行相干光信号接收单元（3）；其特征在于：
所述并行相干光信号发射单元（1）包括通过光纤依次连接的光孤子晶体频梳源一（11）、解波分复用器一（12）、多路并行设置的相干光调制器（13）和波分复用器（14）；
所述光孤子晶体频梳源一（11）用于产生载波光孤子晶体频梳；所述解波分复用器一（12）用于将所述载波光孤子晶体频梳分离为多路独立的光学载波：其中一路光学载波直接连接到所述波分复用器（14）相应波长输入端；其余光学载波先分别被相应的所述相干光调制器（13）进行数据调制，被调制后的光信号再分别连接到所述波分复用器（14）相应波长输入端；经所述波分复用器（14）复用的光信号作为并行相干光信号发射单元（1）的输出；
所述并行相干光信号接收单元（3）包括解波分复用器二（31）、多路并行设置的相干光解调器（32）、多路并行设置的光电探测器（33）、光孤子晶体频梳源二（34）、解波分复用器三（35）和多路并行设置的数字信号处理单元（36）；
所述解波分复用器二（31）用于将所述并行相干光信号发射单元（1）输出的光信号进行波长分离，其中，未经调制的一路光信号接入所述光孤子晶体频梳源二（34）作为其泵浦光，被调制后携带通信信息的光信号分别送入相应的所述相干光解调器（32）；
所述光孤子晶体频梳源二（34）用于产生本振光孤子晶体频梳；
所述解波分复用器三（35）用于将所述本振光孤子晶体频梳分离为与所述被调制后携带通信信息的光信号频率同频的一组本振光信号；所述本振光信号分别接入相应的所述相干光解调器（32）的本振输入端；
所述相干光解调器（32）用于对所述被调制后携带通信信息的光信号进行解调；
所述光电探测器（33）用于将所述相干光解调器（32）解调后的光信号转换为电信号，并输入到所述数字信号处理单元（36），完成信号的解调输出。
2.根据权利要求1所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述光孤子晶体频梳源一（11）的自由光谱范围为50GHz、100GHz或者与波分复用光通信系统波长一致。
3.根据权利要求1或2所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述光孤子晶体频梳源一（11）包括依次连接的连续光激光器（111）、光学放大器一（112）、偏振控制器一（113）、微环谐振腔一（114）和光学隔离器一（116），所述微环谐振腔一（114）外还设置有温度控制单元一（115）。
4.根据权利要求3所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述连续光激光器（111）采用频率稳定、固定波长的窄线宽激光器或者扫频窄线宽激光器；光学放大器一（112）采用掺饵光纤放大器、拉曼光纤放大器或者高功率半导体光学放大器；偏振控制器一（113）采用高功率型光纤偏振控制器；微环谐振腔一（114）采用Q值>105的光学微型谐振腔，其自由光谱范围为50GHz、100GHz或者与波分复用光通信系统波长一致；光学隔离器一（116）采用光纤型光学隔离器。
5.根据权利要求3所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述光孤子晶体频梳源二（34）包括依次连接的光滤波器（341）、光学放大器二（342）、偏振控制器二（343）、微环谐振腔二（344）和光学隔离器二（346），微环谐振腔二（344）外还设置有温度控制单元二。
6.根据权利要求5所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述光滤波器（341）采用带有光纤接口的光学滤波器，其中心波长与所述并行相干光信号发射单元（1）输出光信号中未被调制的光信号波长相同；微环谐振腔二（344）与所述微环谐振腔一（114）具有相同的自由光谱范围。
7.根据权利要求6所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述解波分复用器一（12）、波分复用器（14）、解波分复用器二（31）和解波分复用器三（35）的自由光谱范围均与所述微环谐振腔一（114）的自由光谱范围一致，各通带的中心频率均与波分复用光通信系统协议规定的中心频率相一致。
8.根据权利要求7所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述解波分复用器一（12）、波分复用器（14）、解波分复用器二（31）和解波分复用器三（35）均采用波导阵列光栅解波分复用器、滤波器型解波分复用器或者其它光栅型解波分复用器；所述相干光调制器（13）采用IQ型相干光信号调制器或者马赫-曾德尔相干光信号调制器。
9.根据权利要求1所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述光孤子晶体频梳源一（11）和光孤子晶体频梳源二（34）的微腔均采用片上集成的微腔结构；所述解波分复用器一（12）、相干光调制器（13）与所述光孤子晶体频梳源一（11）的微腔集成于同一片上；解波分复用器二（31）和相干光解调器（32）与所述光孤子晶体频梳源二（34）的微腔集成于同一片上。
10.根据权利要求1所述的基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统，其特征在于：所述光纤链路（2）采用与现有光纤通信中所使用的光纤链路兼容的结构。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112073120B (zh) * 2020-09-14 2021-07-20 长沙航空职业技术学院 基于光孤子的光电信号处理方法和系统
CN112217572B (zh) * 2020-10-13 2023-09-12 聊城大学 一种基于两级调制的多载波产生系统
CN112748440A (zh) * 2020-12-17 2021-05-04 北京大学 基于微腔光梳的光子时间展宽激光雷达系统
CN114167555B (zh) * 2021-10-12 2022-08-30 之江实验室 一种面向高速光通信的6.4 Tbps硅基光引擎收发芯片组件
CN113948964A (zh) * 2021-10-14 2022-01-18 苏州零维量点光电科技有限公司 一种有源半导体光频梳激光器及光发射芯片
CN113984677B (zh) * 2021-10-28 2023-03-14 上海交通大学 基于微腔光孤子提取相干本振光的压缩态探测方法及装置
CN114285489B (zh) * 2021-12-24 2023-11-07 上海交通大学 基于光孤子的波分复用连续变量量子密钥分发系统及方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502588A (en) * 1992-06-24 1996-03-26 France Telecom Optical transmission process and system for sending solitons over very long distances
CN1503020A (zh) * 2002-11-21 2004-06-09 ���ǵ�����ʽ���� 锁模到多频激光光源的法布里珀罗激光器及其光传输装置
JP2011160146A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Fujitsu Ltd コヒーレント光通信装置及びコヒーレント光通信方法
CN102638302A (zh) * 2012-03-20 2012-08-15 北京邮电大学 基于相干光频率梳的信道化宽带多频测量系统
CN104170283A (zh) * 2012-03-29 2014-11-26 阿尔卡特朗讯 用于超密集相干wdm系统的信噪比的灵活优化
CN104977775A (zh) * 2015-07-09 2015-10-14 华中科技大学 基于注入种子光的光学微腔光频梳产生装置及产生方法
JP2015216437A (ja) * 2014-05-08 2015-12-03 国立大学法人東北大学 Ｗｄｍコヒーレント伝送方式
CN205610652U (zh) * 2016-03-17 2016-09-28 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于光频率梳的超高速空间相干光通信系统
CN106299995A (zh) * 2016-07-20 2017-01-04 上海交通大学 基于微纳谐振腔的间距可调孤子光频梳系统及调节方法
CN107222263A (zh) * 2017-04-27 2017-09-29 南京航空航天大学 一种基于相干光频梳的微波光子收发信机
CN208015735U (zh) * 2018-03-09 2018-10-26 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100454125C (zh) * 2002-06-11 2009-01-21 古河电气工业株式会社 波形整形器
EP2173043B1 (en) * 2008-10-06 2013-07-03 University College Cork Integrated optical comb source system and method
KR101997895B1 (ko) * 2013-03-18 2019-10-01 삼성전자주식회사 주파수 천이 쓸림 광원 시스템 및 이를 적용한 장치
US9668036B2 (en) * 2015-10-20 2017-05-30 Verizon Patent And Licensing Inc. Optical transmission system using optical frequency comb sources

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502588A (en) * 1992-06-24 1996-03-26 France Telecom Optical transmission process and system for sending solitons over very long distances
CN1503020A (zh) * 2002-11-21 2004-06-09 ���ǵ�����ʽ���� 锁模到多频激光光源的法布里珀罗激光器及其光传输装置
JP2011160146A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Fujitsu Ltd コヒーレント光通信装置及びコヒーレント光通信方法
CN102638302A (zh) * 2012-03-20 2012-08-15 北京邮电大学 基于相干光频率梳的信道化宽带多频测量系统
CN104170283A (zh) * 2012-03-29 2014-11-26 阿尔卡特朗讯 用于超密集相干wdm系统的信噪比的灵活优化
JP2015216437A (ja) * 2014-05-08 2015-12-03 国立大学法人東北大学 Ｗｄｍコヒーレント伝送方式
CN104977775A (zh) * 2015-07-09 2015-10-14 华中科技大学 基于注入种子光的光学微腔光频梳产生装置及产生方法
CN205610652U (zh) * 2016-03-17 2016-09-28 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于光频率梳的超高速空间相干光通信系统
CN106299995A (zh) * 2016-07-20 2017-01-04 上海交通大学 基于微纳谐振腔的间距可调孤子光频梳系统及调节方法
CN107222263A (zh) * 2017-04-27 2017-09-29 南京航空航天大学 一种基于相干光频梳的微波光子收发信机
CN208015735U (zh) * 2018-03-09 2018-10-26 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于微腔光孤子晶体频梳的相干光通信系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
spatiotemporal evolution of a cosine-modulated stationary field and kerr frequency comb generation in a microresonator;Hu Xiaohong等;《applied optics》;全文 *
光孤子传输及其系统的关键技术;梅琼,张江鑫;通信技术(第04期);全文 *
孔径平均效应对采用相位补偿技术的空间相干光通信系统误码率的影响;于刚等;光学学报(第09期);全文 *

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