CN112379557B - 一种基于时间透镜的光信号上/下路复用系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，包括时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、光分流器、时间透镜子系统C和时间透镜子系统D；时间透镜子系统A的输出端与时间透镜子系统C的输入端连接，时间透镜子系统B输出端与光分流器的输入端连接，光分流器的输出端分别与时间透镜子系统C的输入端以及时间透镜子系统D的输入端连接；时间透镜子系统A、B、C、D，均对输入光信号实现傅里叶变换；复用系统从波分复用光信号中挑选出目标波长的光信号，或者向原波分复用光信号中加入新波长的光信号，即实现了对光信号上/下路复用传输的功能。本发明系统构造简单，上/下路复用能力强，能够对波分复用光信号进行上/下路复用传输，适用于光交换网络中。

Description

一种基于时间透镜的光信号上/下路复用系统
技术领域
本发明涉及一种基于时间透镜的光信号上/下路复用系统。
背景技术
光网络作为信息传输的基础网络，收到当今社会的广泛关注，得到长足的发展。在以波分复用技术为基础的光传送网中，光的上/下路需要高度灵活性、透明性，即在本地能够从传输光路中有选择地接收和发送某些波长信道，同时又不影响其它波长信道的传输。
时间透镜是一种能够对光信号产生二次时间相移的光器件，光通信领域中的信号处理，首选利用四波混频(FWM)来实现时间透镜效应。电场幅度分别为Es(t)和Ep(t)的信号光与泵浦光发生FWM作用，产生的闲置波电场幅度
Figure BDA0002762516610000011
闲置光Eidler相对于输入的信号光Es而言引入了二次相移，这是FWM产生时间透镜效应的基本原理。
由输入段光纤(二阶色散量为φ″1＝β2sLs)、时间透镜(焦距色散为φ″f＝-φ″p/2＝-β2pLp/2)、输出段光纤(二阶色散量为φ″2＝β2iLi)三部分形成一个时间透镜系统。前后两段光纤的色散量分别为φ″1＝β2sLs，φ″2＝β2iLi，时间透镜的焦距色散完全由泵浦光所历经的色散来决定，φ″f＝φ″p/2＝β2pLp/2，β2s、β2i分别为两段光纤的二阶色散系数，β2p是泵浦光传输光纤的二阶色散系数；Ls、Li分别为前后两段光纤的长度，Lp是泵浦光历经色散展宽的光纤的长度。当两段光纤的二阶色散量φ″1、φ″2满足傅里叶变换条件M＝φ″1＝φ″2＝1时，就可以实现对输入光信号的傅里叶变换，此时输出信号的时域波形与输入信号的频谱波形相同，输出信号的频谱波形为输入信号的时域波形相同。
发明内容
为了进一步提高光网络中光信号的上/下路复用传输的高效性与便利性，本发明提供一种新型的基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，该系统的自身系统构造简单、有效，上/下路复用传输能力强，可以与光网络中的多种新连接结构结合使用。
为了解决上述技术问题本发明采用的技术方案是：
一种基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，包括时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、光分流器、时间透镜子系统C和时间透镜子系统D；所述时间透镜子系统A的输出端与时间透镜子系统C的输入端连接，所述时间透镜子系统B输出端与光分流器的输入端连接,所述光分流器的输出端与时间透镜子系统C的输入端以及连接时间透镜子系统D的输入端连接；所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D根据子系统色散比值系数M＝φ″2/φ″1＝1，均实现对输入光信号的傅里叶变换；所述复用系统从波分复用光信号中挑选出目标波长的光信号，或者向原波分复用光信号中加入新波长的光信号，即实现了对光信号上/下路复用传输的功能。
进一步，所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D均由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤三部分构成；所述输出段光纤的二阶色散量为φ″2，输入段光纤的二阶色散量为φ″1；所述时间透镜子系统A、B、C、D的二阶色散量比值为M＝φ″2/φ″1＝1；在时间透镜子系统的泵浦光脉冲持续期间，涵盖对应的输入光脉冲信号，并实现对信号光脉冲的傅里叶变换。
再进一步，所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生FWM来实现时间透镜效应。
或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生FWM来实现时间透镜效应。
优选的，控制泵浦光脉冲宽度，在时间透镜成像子系统中使一个泵浦光脉宽能够涵盖输入光脉冲信号的时长，从而实现输入信号的傅里叶变换。
本发明的技术构思为：首先，在所述时间透镜子系统A、B、C、D中，让泵浦光脉宽可涵盖原光信号脉宽，根据M＝φ″2/φ″1＝1实现光信号的傅里叶变换；光信号经过时间透镜子系统A之后实现了傅里叶变换并传输到时间透镜子系统C；波分复用光信号在通过时间透镜子系统B后，实现光信号的傅里叶变换，时域输出为原光信号的频谱波形。在光分流器中，从时间透镜子系统B输出的频谱波形中选择需要的特定波长的频谱波形并输入到时间透镜子系统D,其余的频谱波形传输到时间透镜子系统C。在时间透镜子系统C中，将新波长的光信号频谱波形和其余的波分复用的光信号频谱波形傅里叶变换后还原为对应的时域波形。在时间透镜子系统D中，将需要的特定波长的频谱波形傅里叶变换后还原为对应的时域波形。经过整个系统后，基于时间透镜系统的傅里叶变换特性，实现了光信号上/下路复用功能。
本发明的有益效果体现在：新波长的光信号经过时间透镜子系统A、时间透镜子系统C后，上路传输至波分复用光信号中，波分复用光信号经过时间透镜子系统B、光分流器、时间透镜子系统D后，挑选出特定波长的信号下路传输到本地。该系统的优势体现在系统构造简单，上/下路传输能力强，能够对波分复用光信号进行上/下路复用传输。
附图说明
图1是本发明的系统构图，其中包括时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、光分流器、时间透镜子系统C和时间透镜子系统D。
图2是时间透镜的原理图，其中1为输入色散，2为输出色散。
图3是脉宽为5ps的原信号(111)的光脉冲信号的时域包络(a)和频域包络(b)示意图。
图4是脉宽为5ps的原信号(111)的光脉冲信号经过时间透镜子系统后进行傅里叶变换的示意图，其中，(a)为输出信号的时域包络；(b)为输出信号的频域包络。
图5是已经过时间透镜子系统后脉宽为5ps的原信号(111)的光脉冲信号再经过时间透镜子系统后反傅里叶变换的示意图，其中，(a)为输出信号的时域包络；(b)为输出信号的频域包络。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
参照图1，一种基于基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，包括时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、光分流器、时间透镜子系统C和时间透镜子系统D；所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D均由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤构成，所述输出段光纤的二阶色散量φ″2与输入段光纤的二阶色散量φ″1比值为1:1，即M＝φ″2/φ″1＝1；控制所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D的泵浦光脉冲宽度，在泵浦光及其持续期间可涵盖原信号光脉冲宽度,保证能够将输入的光脉冲进行傅里叶变换；所述光分流器，是一种常见的无源光网络器件，可以通过内部监测设备对光信号进行分光处理，在此处不赘述具体功能和连接过程。
所述时间透镜子系统中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生FWM来实现时间透镜效应。或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生FWM来实现时间透镜效应。优选的，控制泵浦光脉冲宽度，使一个泵浦光脉宽能够涵盖输入光脉冲信号宽度，从而实现光信号的反转。
参照图2，为满足时间透镜实现傅里叶变换条件即M＝φ″2/φ″1＝1，四个时间透镜子系统的参数均选择为：β2s＝20ps2/km，Ls＝1km，β2i＝20ps2/km，Li＝1km，β2p＝20ps2/km，Lp＝1km。此时，M＝φ″2/φ″1＝1。
图3展示了脉宽为T0＝5ps的光脉冲信号111的时域包络(a)和频域包络(b)。
图4展示了脉宽为T0＝5ps的光脉冲信号111在经过时间透镜子系统之后进行傅里叶变换后生成的光信号时域包络(a)和频域包络(b)。
图5展示了已经经过时间透镜系统后的脉宽为T0＝5ps光脉冲信号111再次经过时间透镜子系统进行傅里叶变换后生成的光信号时域包络(a)和频域包络(b)。
如上图1～图5，光脉冲信号111经过时间透镜子系统的傅里叶变换后，输出信号的时域波形和输入信号的频域波形相同，输出信号的频域波形和输入信号的时域波形相同。在上述实施例子中，体现出通过时间透镜系统，可在时域上得到输入光信号的频域信息，处理后再恢复回原先的时域的功能。该系统结构简单，能够有效进行光信号上/下路复用，适用于光交换网络中。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，其特征在于，所述复用系统包括时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、光分流器、时间透镜子系统C和时间透镜子系统D；所述时间透镜子系统A的输出端与时间透镜子系统C的输入端连接，所述时间透镜子系统B输出端与光分流器的输入端连接,所述光分流器的输出端与时间透镜子系统C的输入端以及连接时间透镜子系统D的输入端连接；所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D根据子系统色散比值系数M＝φ″2/φ″1＝1，均实现对输入光信号的傅里叶变换；所述复用系统从波分复用光信号中挑选出目标波长的光信号，或者向原波分复用光信号中加入新波长的光信号，即实现了对光信号上/下路复用传输的功能；
所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D都由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤三部分构成，所述输出段光纤的二阶色散量为φ″2，输入段光纤的二阶色散量为φ″1；在时间透镜子系统的泵浦光脉冲持续期间，涵盖对应的输入光脉冲信号，并实现对信号光脉冲的傅里叶变换。
2.如权利要求1所述的基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，其特征在于：所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生FWM来实现时间透镜效应。
3.如权利要求1所述的基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，其特征在于：所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D中，由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生FWM来实现时间透镜效应。
4.如权利要求1所述的基于时间透镜的光信号上/下路复用系统，其特征在于：所述时间透镜子系统A、时间透镜子系统B、时间透镜子系统C、时间透镜子系统D中，控制泵浦光脉冲宽度，在时间透镜成像子系统中使一个泵浦光脉宽能够涵盖输入光脉冲信号的时长，从而实现输入信号的傅里叶变换。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103346854A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 清华大学 一种基于孔径受限时间透镜的光时分解复用装置
WO2015032408A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 Danmarks Tekniske Universitet All-optical orthogonal frequency division multiplexing (ofdm) demultiplexer
WO2019048476A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-14 Danmarks Tekniske Universitet OPTICAL LINE TERMINAL AND OPTICAL FIBER ACCESS SYSTEM WITH INCREASED CAPACITY

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103346854A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 清华大学 一种基于孔径受限时间透镜的光时分解复用装置
WO2015032408A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 Danmarks Tekniske Universitet All-optical orthogonal frequency division multiplexing (ofdm) demultiplexer
WO2019048476A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-14 Danmarks Tekniske Universitet OPTICAL LINE TERMINAL AND OPTICAL FIBER ACCESS SYSTEM WITH INCREASED CAPACITY

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Scalable ultrahigh-speed optical transmultiplexer using a time lens;Keith G. Petrillo et al;《OPTICS EXPRESS》;20110718;全文 *
Time-lenses for time-division multiplexing of optical OFDM channels;Zihan Geng et al;《OPTICS EXPRESS》;20151106;全文 *

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