CN1128607A - 光学转换器和包括该转换器的多路传输系统用的发送器及接收器 - Google Patents

光学转换器和包括该转换器的多路传输系统用的发送器及接收器 Download PDF

Info

Publication number
CN1128607A
CN1128607A CN95190423A CN95190423A CN1128607A CN 1128607 A CN1128607 A CN 1128607A CN 95190423 A CN95190423 A CN 95190423A CN 95190423 A CN95190423 A CN 95190423A CN 1128607 A CN1128607 A CN 1128607A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
wavelength
pulse
radiation
transmitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN95190423A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1113579C (zh
Inventor
C·T·H·F·里德里鲍姆
J·J·E·赖德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Electronics NV filed Critical Philips Electronics NV
Publication of CN1128607A publication Critical patent/CN1128607A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1113579C publication Critical patent/CN1113579C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0003—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/572—Wavelength control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/08—Time-division multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • H01S5/06216—Pulse modulation or generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4006—Injection locking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0024—Construction using space switching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种可通过光进行转换的光学转换器(1)。该转换器(1)包括带有可被施加信号的输入口(5)和输出口(7)的光波导结构(3)。此波导结构(3)的折射率可通过光强进行改变。该转换器(1)进一步包括其辐射光可被引入该波导结构(3)的辐射光源装置(15)。此辐射光源装置(15)则包括具有重复时间T和脉冲宽度P的脉冲激光器(17)和用于传送该激光器(17)提供的辐射的介质(19)。辐射光源装置(15)配备有调整装置(21)，用于将激光器(17)的波长，稳定在该激光器(17)供给的一个和同样的脉冲中从N数个可能选择的波长带中选出的n数个波长带上。此外，介质(19)在与波长有关的传播时间tD内是色散的，在此时间内，由于色散的结果，这些波长带当传送时在时间上是能够分开的。

Description

光学转换器和包括该转换器的多路 传输系统用的发送器及接收器
本发明涉及一种可通过光进行转换的光学转换器，它包括其折射率可通过光强进行改变的光波导结构，以及至少一个可被施加信号的输入端和至少一个引出端，上述转换器进一步包括有其辐射光可被引入该波导结构的辐射光源装置，此辐射光源装置则包括用于供给具有重复时间T和脉冲宽度P的脉冲序列的至少一个脉冲激光器以及用于传送该激光器供给的辐射光的介质。
本发明还涉及配备有这种光学转换器的发送器和接收器，以及包括该发送器和/或接收器的多路传输系统。
开始段落描述的类型的转换器是已知的，例如可从N.J.Doran和D.Wood的论文“非线性光学环反射镜”中了解到，参见《Optics Letters》，Vol.13，NO.1，1988.1。此论文中描述的转换器是作为非线性光学环反射镜(NOLM)来完成的。波导结构为一玻璃纤维环，是通过将一个方向耦合器(通常为50∶50的耦合器)的两端互连因此该环上形成起着输入端和引出端作用的两个口就可以得到。当经过入口将信号引进玻璃纤维环时，此信号将被方向耦合器分成两个相等信号的部分，这两部分信号将沿相反的方向通过环，并在耦合器中重新组合。此外，玻璃纤维环具有偏振控制元件，确保两部分信号走过的光路长度维持相等。在出口处将发生相消干涉，因而在此出口处将测不出信号的强度。利用玻璃纤维的光学非线性，即根据关系式n＝n0＋n2I，其中n2为非线性系数，折射率取决于该玻璃纤维中的光强度，如果进入的辐射光只能沿一个方向通过玻璃纤维环，则可在此纤维环中引起非对称性。由于交叉相位调制的原因，该辐射光在与其同方向传播的信号部分中将引起相位变化，从而在沿相反方向传播的两信号部分之间便产生出相位差。非对称性产生的持续时间因而也就是最后得到的相位差的持续时间，与外部辐射光进入的周期相对应。由于这种非对称性，故在两个口上不同的强度分布是暂时发生的，而且信号将传给引出口。缺少或者存在控制脉冲，便能使此玻璃纤维环在反射镜和通路之间转换。
已知转换器的缺点在于，激光器的脉冲相互连续的速率受到激光器重复时间的限制。此重复时间是由二极管激光器直接调制的可能性决定的，并且为10GHz的数量级。此外，连续脉冲产生的速率是受到形成连续脉冲时产生的跳动限制的，从而使脉冲的位置不能准确地相对脉冲的周期确定。
本发明的目的在于提供一种其转换速率显著提高的光学转换器。而且，其转换速率也不受相对所使用激光器的脉冲周期确定脉冲位置的限制。
为此目的，根据本发明的光学转换器，其特征在于，辐射光源装置配备有调整装置，用于将激光器的波长，稳定在该激光器供给的一个和同样的脉冲中从N数个可能选择的波长带中选出的n数个波长带上；其特征还在于，用于传送辐射光的介质是色散型的，其随与波长有关的传播时间tD有关的，在传播时间tD内，由于色散的结果，这些波长带当传送时在时间上能够分开。
N数个可能选择的波长带，被理解为意指通过调整装置可以产生的选择波长带的最大数。
n数个被选出的波长带，被理解为意指通过选定那些在调整装置中被激活的元件实际提供的波长带数。
假如波长带数从一个和同样的激光脉冲的频谱中被选定，随后并通过一个色散介质，那么这些波长带由于色散的结果便在时间上彼此分开。按照这些方式，激光器提供的每一个脉冲便被分成与选定的波长带数对应个数的子脉冲。与激光器的重复时间相比，其重复时间缩短到选定波长带数分之一的辐射光源装置，因而可以获得。此外，由于现在这些脉冲基本上不跳动，所以这些脉冲的位置能够更准确地确定。
为了防止激光器后续脉冲的第一个选定的波长带超越前一激光器脉冲的最后一个波长带，根据本发明的光学转换器，其特征在于，至少在确定的周期内，激光器的重复时间T必须等于或者大于选定的波长带数n乘以两个波长带之间最小的传播时间差△tD，△tD＝|D|·LD·△λ，其中△λ为两个模(modus)之间的距离；|D|为介质的色散；LD为色散介质的长度。
激光器可以是例如具有连续光谱的脉冲激光器。然而根据本发明光学转换器的最佳实施例，其特征在于此激光器为具有法布里—珀罗频谱的二极管激光器。
最好采用具有不连续光谱成份或法布里—珀罗模式的二极管激光器。这种激光器的规格能够增强转换器的紧凑性。两连续子脉冲间的距离，是由激光器纵模间的距离决定的，纵模间距离(依次)又由二极管激光器的长度决定。
本发明光学转换器进一步实施例，其特征在于，调整装置是由安装在激光辐射光路中的光学波长选择反馈装置构成的，后者至少包括一个至少对n数个选定波长带部分反射的反馈元件，并被安装在距二极管激光器为d的距离上，且此距离由以下条件确定： d ≤ c 2 · T 其中c为辐射光束通过介质中的光速；T为重复时间。
本发明光学转换器的最佳实施例，其特征在于距离d是由以下条件决定的： d = C 2 T - C 2 ∈ ( P + ΔP ) 其中P为所发射激光脉冲的脉冲宽度，T为重复时间；C为辐射光束通过介质中的光速；△P为二极管激光器中脉冲LP的起建时间，而且∈为满足条件0＜∈＜1的实数。在这些限度之内，当被反馈元件反射地辐射光子脉冲的能量E(Pr)相应减少或者增加时，起建时间将增加或者减小，以使条件E(Pr)＞E(LPi)在辐射光子脉冲进入二极管激光器的瞬间得到满足，其中条件E(LPi)为在相应瞬间二极管激光器中建立的辐射能量。
在这种情况下，对激光器波长的调整是建立在反馈基础上的。
激光器发出的至少一部分辐射将由反射元件返回到激光器。此反射元件的反射系数和位置的选择，是使由此元件反馈给激光器的辐射光具有实质上完全由其决定激光器工况的强度以及在完全由其决定激光器工况的瞬间到达该激光器。事实上，众所周知，激光器对在激光束辐射光路中经过反射返回到激光工作介质的激光敏感。与返回辐射光的量有关，这样可以产生不需要的效果，如线宽的增加、较高的噪声或激光器波长偏移，以及因而在输出频谱方面的变化。激光器的工作状态，主要是由新的光脉冲建立的时间间隔内出现什么情况决定的。在上述时间间隔内，依靠修改(adapting)反射脉冲的能量及其传播时间，通过让足够大量的光子由于反馈产生，而激光器的工作状态主要由这些外部光子决定。因而激光器是受根据给定条件精密准备的反馈控制的。
为了稳定激光辐射的波长，当使用二极管激光器时，可以利用此二极管激光器后反射镜发出的辐射或其前反射镜发出的辐射。
目的在于从二极管激光器的法布里—珀罗频谱中选定单一波长的受控光学反馈，描述在以本申请人名义提出的欧洲专利申请EP0550929A1中。
本发明光学转换器上述实施例的第一种变换，其特征在于，该反馈装置进一步包括：位于激光器和反馈元件之间，以将激光器提供的辐射光束从空间上分成许多子光束(每个子光束具有不同的波长带)的第一块光栅，以及用于将来自第一光栅的子光束变成相互平行的第二块光栅。
第一光栅从空间上将光束扩展成由于色散而具有不同方向的不同波长的子光束。第二光栅将这些子光束变成相互平行。按照这种方式，此光束的光谱成分将并排排列。通过让此光束入射在安排距激光器为确定距离d的元件上，而且至少对这些子光束或模中的一些为部分反射的，则激光器被强制以与被反射成分的波长对应的波长发出辐射光。
本实施例的第二种变换，其特征在于激光器和反馈装置之间的辐射光路至少被分成许多与选定的波长带数n对应的分支，每一分支都包括有波长选择元件。
来自激光器的辐射光可被分配给不同的分支，而用于不同波长的波长选择元件可以安装在每一分支中。经过不同分支返回激光器的辐射光，具有有限数的波长带。
根据本发明的光学转换器实施例，其特征在于波长选择元件为光栅。
光栅具有比较高的波长分开能力。可以通过改变光栅相对于激光器辐射光束的取向角度来挑选被选择的波长。
根据本发明光学转换器的另一实施例，其特征在于波长选择元件为标准具。
处在标准具的两块平行的平板之间的材料，例如可以是空气、液晶、半导体或者电光材料。通过改变标准具的光学厚度，将改变自由谱域，即改变在标准具宽度范围内的两条波长间的差。通过给定每一分支中标准具以不同的光学厚度，因而有可能对每一分支选出不同的波长。
根据本发明光学转换器的另一实施例，其特征在于，反馈装置包括许多至少与选定的波长带数n对应的反馈元件，此反馈元件是作为集成在一和同一种介质上的分配式布喇格反射镜(DBR)实现的。
光栅栅距决定DBR反射镜选出的波长。每一个这样的DBR反射镜可被安装在分开的波导中，这些波导例如基本上相互平行，并且终止在为被施加影响的激光器提供连接的单根波导中。这样的反馈元件可按比较简单的方式制造，而且是紧凑的。
根据本发明光学转换器的可供选择实施例，其特征在于调整装置是由与可能选择的N数个波长带对应的许多辐射光源构成的，这些辐射光源具有自己相应地稳定在给定的波长带上的辐射，这些波长带彼此有区别，并可被同时引入激光器。
对激光器的调谐是建立在此情况下的光学引入基础上的。
在这种情况下，每一激光器产生出不同的波长，在脉冲起建时间内同时被引入控制脉冲的激光器。因此，激光器将在与引入激光波长对应的波长上产生出辐射光。
根据本发明光学转换器的最佳实施例，其特征在于该转换器是作为NOLM反射镜实现的，其中的光波导结构为光学纤维环，来自辐射光源装置的辐射可以非对称地引入该光纤环。NOLM反射镜本身可从N.J.Doran和D.Wood的论文“非线性光学环反射镜”中了解到，参见《Optics Letters》Vol.13，NO.1，1988.1。通过利用本发明，能够得到转换时间大大缩短的NOLM反射镜。
可以不同方式将控制脉冲耦合到光纤环上。
第一种可能性是利用环中的外加的耦合器，最好使其尽可能靠近方向耦合器。引起非对称性所穿过的长度L，事实上也就决定了相位差的大小，即根据△Φ≈n2·2π·I·L/λ，其中L为玻璃纤维的长度；I为光强度；λ为被引入脉冲的波长。
第二种可能性是将控制脉冲的二极管激光器接在转换器外部的环上。在这种情况下，使用的是与波长有关的耦合器替代50∶50的耦合器。这种与波长有关的耦合器，例如作为50∶50的耦合器是工作在信号传输波长上，作为耦合器基本上不灵敏；或者对于控制脉冲的激光器的波长来说，作为耦合器工作在另一耦合比上。
由于每一控制脉冲都能产生非对称性，所以转换时间将缩短，当上述辐射光源装置的输出被用作NOLM反射镜的控制脉冲信号时，将缩短到所选定波长带数n分之一。
本发明进一步涉及包括发送器和接收器及在其间带有传输介质的多路传输系统。
光通讯系统目的在于提高数据传输率。然而此传输速率受到电子处理电路现行带宽的限制，通常为10千兆赫的数量级，而且还受到作为信号源的二极管激光器直接调制可能性的限制。后者受驰豫振荡的限制。这种限制也具有10千兆赫的数量级。
由于存在着上述限制，所以在多路传输系统中需要通过单个传输通道传输更多的信号。为此目的，被传送的不同信号，必须用某种方法在发送器一端组合成单一信号，并在接收器一端再还原成许多其带宽水平在现行电子处理电路限制内的信号。
本发明是基于承认，通过使用前面描述的光学转换器，多路传输系统的数据信号传输速率可以大大增加。由于是按照完全光学的方式达到的，故由于电子线路和使用昂贵的电子元件施加的限制也可以避免。
因此，根据本发明的多路传输系统，其特征在于至少发送器或接收器包括至少一个前面描述的光学转换器。
比较高的传输速率，通过提供发送器或接收器或两者至少带有这种光学转换器来增加。
由于这种光学转换比传统二极管激光器两接续脉冲间的重复次数快，故数据传输速率可以大大提高。
在接收器端使信号还原的一种方式是提供带有光控光学转换器的接收器，如从P.A.Andrekson等人的论文“带有非线性光学环反射镜的64千兆位/秒的全光学信号分离“中了解的那样，发表在《IEEE Photonics Technology Letters》，Vol.4，No.6，pp.644-647，1992，6。在已知的多路传输系统中，光学转换器是NOLM反射镜(非线性光学环反射镜)。数据信号经过例如50∶50的耦合器在第一个口进入此环，并被分成两个子信号。经过第二个耦合器将控制脉冲耦合到该环中使其沿着与两子信号之一相同的方向通过，并且随后在沿相反方向传播的两子信号间产生出相位差，以致于在控制脉冲信号传播时间内两个口上的强度分布不同。按照这种方式，可以从复合的数据信号中选出一些子信号，并借助可用的电子处理电路对这些子信号进行处理。
这种情况下的缺点是，能被传递给出口通道的数据位的速率，取决于控制脉冲的二极管激光器的重复时间以及二极管激光器脉冲周期的确定。
假如至少让接收器配备本发明的光学转换器，则该接收器的特征在于：它至少配备一个光学转换器，而可被加在每一转换器入口的信号，是一个经过传输介质传送来的、并且由许多经过时分复用传输的子信号组成的信号，通过辐射光源装置，每次可从这个复合信号中选出一个子信号。
在这种情况下，一个数据序列被加入转换器的入口。例如纤维环的第一个口。通过将控制脉冲二极管激光器的辐射耦合到纤维环中，转换器即被暂时打开。借助于调整装置可以作出一种选择，按照这种选择，可能被选择的波长带被激活，并且用这种方法确定必须与复合信号分开的子信号，以传给例如检测通道。如果选择的是一个以上的信号，则相应个数的光学转换器可以串联安置。然后将一个信号加到下一转换器的入口，该信号包括除了已被前一转换器耦合输出信号之外的所有子信号。通过将光学转换器并联安置以替代相互串联，还可将复合信号还原成子信号。
被发送给发送器一端的各种信号，也可按不同的方式进行组合。适合的技术之一称之为(时分复用)。能够提供其脉冲宽度比两个连续脉冲间重复时间短得多的脉冲的单模激光器，被用作信号源。通过分成许多具有不同延迟时间的波道继之以将这些波道组合，便可产生出具有较短重复时间的脉冲序列。被发送的各种数据信号，经过强度调制轮流被加到不同的波道中。当把大量的各种信号组合成单个复合信号时，便可得到比特率比较高的信号。复合信号的各种脉冲，并不需要都从同一个二极管激光器中发出，但可换一种方式从不同的二极管激光器中发出，只要在时限和波长方面采取措施。
缺点在于，单一传输波道中相互接续的不同数据比特率，受到控制脉冲激光器重复时间的限制。
为了避免这种缺点，根据本发明的发送器，其特征在于它配备有光学转换器，该发送器进一步包括连续工作的激光器，其波长被稳定在确定的波长带上，以提供可被加到转换器入口上的信号；其特征还在于，辐射光源装置的脉冲，对于被传送的数据序列是载体。
经过第一个口，将连续工作的单模二极管激光器的辐射加在纤维环上，该辐射被分成两个子信号。此外，根据本发明的辐射光源装置的辐射，是以沿两个方向之一的受控发射方式应用的。因此，在出口例如光学转换器的第二个口上，将产生一脉冲序列，其脉冲具有连续工作单模激光器的波长，并以一定的速率相互接续，该速率与辐射光源装置的法布里-珀罗模的选出波长带相互接续的速率对应。用这种方法，可以得到傅里叶极限的光脉冲，而且此脉冲序列的所有脉冲因而被形成，并用作必须传送给具有同样波长接收器的给定数据序列的载体。
以与控制脉冲激光器自身的重复时间对应的速度产生出傅里叶极限脉冲的发送器，其本身可从R.A.Betts等人的论文“利用全光系出入口产生出受变换限制的光脉冲”中了解到，发表在《Electronics Letters》，Vol，28，NO.1，PP，1035-1037，1992，5。脉冲的频率受到现行电子处理电路施加的局限(10千兆赫)的限制。通过利用本发明，其重复时间增加到选定的模数倍的受傅里叶变换极限的脉冲被产生出来。按照这种方式，频率可以达到(例如在选出4个模的情况下为40千兆赫)使用现行电子处理电路所无法达到的程度。
根据本发明发送器可供选择的实施例，其特征在于该发送器至少包括一个可通过光进行转换的光学转换器，该转换器具有其折射率可通过光强进行改变的光学波导结构，以及至少一个可被施加信号的输入端和至少一个引出端，并且进一步包括有其辐射光可被引入该波导结构的辐射光源装置，该辐射光源装置则包括用于提供具有重复时间T和脉冲宽度P的脉冲序列的至少一个脉冲的第一激光器，所述辐射光源装置配备有调整装置，用于在由第一激光器提供的一个和同样的脉冲内将第一激光器的波长稳定在由N数个可能选择的波长带中选出的n数个波长带上；上述发送器进一步包括一波长被稳定在确定波长带上的连续激光器，用于提供可被加到转换器输入端的信号；其特征还在于：辐射光源装置的脉冲乃是被发送数据序列的载波；每个第一激光器被稳定在不同的波长λi上，而且调整装置包括与多个第一激光器对应的多个第二激光器，在保持E(Pm)＞E(LPi)的瞬间其辐射可被引入相关联的第一激光器，其中E(Pm)为在第二激光器的波长与其对应第一激光器的波长λi不同的相应瞬间的能量；E(LPi)为在此相应瞬间第一激光器中的辐射能量建立；上述辐射光源装置进一步包括与多个第一激光器对应的许多波长鉴别器，并且具有被调整在第一激光器从引入辐射后所发辐射中选出的上述波长上的波长；以及用于将被发送的数据序列组合和传送给转换器的装置。
通过采用所述并行排列装置的组合，此传输系统的传输率将以另外的方式大大提高。
根据本发明发送器的进一步实施例，其特征在于：第一激光器为具有法布里—珀罗谐振腔并在对于每一激光器为不同的波长λi上被激励的二极管激光器；相关联的第二激光器的波长，被调整到不同于相关联的第一激光器的波长λi；并与上述第一激光器谐振腔适应的模上。
通过选择带有法布里-珀罗谐振腔的二极管激光器作为第一激光器，通过将相关联第二激光器的波长调整到适应该谐振腔且不同于λi的模上，将使此耦合最优化。
本发明的这些以及其它方面，从参照下述实施例所作解释中将更加明白。
在以下附图中，
图1示意表示本发明光学转换器实施例；
图2a详细地示意表示用在本发明光学转换器中的辐射光源装置的实施例；
图2b和2c分别表示反馈之前和之后二极管激光器发射的脉冲序列；
图3a至3d详细表示用于图2a中辐射光源装置中的反馈装置的许多实施例；
图4a和4b表示本发明光学转换器两种改型的实施例；
图5示意表示本发明多路传输系统的实施例；
图6示意表示用在包括本发明光学转换器的多路传输系统中的发送器的实施例；
图7示意表示用在包括本发明光学转换器的多路传输系统中的接收器的实施例；
图8示意表示本发明辐射光源装置的实施例，包括许多并行排列的装置，每一装置产生一单脉冲序列；
图9示意表示用于产生适合于图8表示的辐射光源装置的单脉冲的装置可供选择的结构的实施例；以及
图10示意表示本发明发送器的第二实施例。
本发明辐射光源装置中使用的脉冲激光器既可以是具有连续频谱的激光器，又可以是具有不连续谱成份即法布里-珀罗模式的二极管激光器。为简单起见，本发明将参照二极管激光器作进一步描述。在具有连续频谱的激光器中，替代不连续方式的波长带，根据本发明进行类似选择。
图1中示意表示的光学转换器，包括有环形光纤形式的波导结构3。此结构可以由光导纤维制成(此光学纤维例如可由玻璃制成)，然而可供选择的是合成材料。通常为50∶50耦合器的方向耦合器9的两端是互连的，以在该环上形成起着输入口和引出口作用的两个口11和13。如果经过输入口11将信号引进光纤环3，则此信号将被方向耦合器分成两个相等信号的部分，并将沿相反方向通过此光纤环。不采用任何进一步的措施，两个子信号走过的光程长度将保持相等。在引出口例如第二个口13处，将发生相消干涉，而且将测不出信号强度。利用玻璃纤维的光学非线性，即根据关系式n＝n0＋n2I，其中n2为非线性系数，折射率取决于该玻璃纤维中的光强度，则进入环中的入射的额外辐射光只能沿一个方向通过，于是就可以产生非对称性。为此目的，转换器1进一步包括用于供给此辐射光的脉冲辐射光源装置15。在迄今已知的转换器中，此脉冲辐射光源装置15乃是脉冲二极管激光器。此激光器的辐射光在环中只能与两个子信号中的一个一起传播，并且由于交叉相位调制的原因，只在与其同向传播的信号部分中产生相位变化，因而在沿相反方向传播的两信号部分之间便产生相位差。产生非对称性因而也是产生最后相位差的持续时间，与此二极管激光器脉冲的脉冲宽度对应。由于非对称性是在控制脉冲的周期内产生的，所以两个口上的强度分布将暂时不同于不存在控制脉冲的情况下。因而，存在或不存在控制脉冲，便使光纤环在传输元件和反射器之间转换。
通过用一个包括有控制脉冲激光器和用于控制其发射的调整机构的辐射光源装置替代现有的控制脉冲激光器，便可得到具有非常短的转换时间的转换器。
如图1所示结构的转换器，是作为非线性光学环反射镜了解到的。
图2a详细表示适宜的辐射光源装置的实施例。此辐射光源装置15包括作为辐射光源的二极管激光器17，其辐射光被耦联到色散介质19中。当加上调制电流时，二极管激光器17将提供具有脉冲宽度P和重复时间T的一系列脉冲LP，其中每一脉冲包括在时间上相同联合形成法布里-珀罗波长谱的许多模式数mi，如图2b所示。这些模之间的距离，是由二极管激光器的长度决定的。对于在标称波长1.3μm上提供辐射光例如250μm长的二极管激光器来说，模的距离约为8A。脉冲LP相互接续的速率，是由二极管激光器的重复时间决定的，而且重复时间是由二极管激光器直接调制的可能性例如约为10千兆赫决定。
当这样一个脉冲序列通过色散介质19时，连续脉冲LP中不同的法布里-珀罗模式便在时间上彼此分开。
在本发明提出的辐射光源装置中，脉冲相互接续的速率是通过二极管激光器17的受控发射来提高的。为此目的，辐射光源装置15配备有调整装置21，用于将二极管激光器17的波长，稳定在二极管激光器17的一个和同样的脉冲LP中从许多可能选择的模式N中选出的一些法布里-珀罗模式n上。现在二极管激光器供给的每一个脉冲LP只包括一些模式n，例如四个模式，其在波长中相隔几，并且是通过控制调整装置来达到的。通过使这样获得的频谱通过色散介质(在图2a的情况下是色散的玻璃纤维)传播，则选出的法布里-珀罗模式便在时间上彼此分开，如图2c所示。因此，脉冲LP′的脉冲串，其重复时间大大短于在玻璃纤维19的一端23得到的起始脉冲序列的重复时间。
为了使法布里-珀罗模式通过色散作用能在时间上彼此分开，而且紧接二极管激光器脉冲的第一个脉冲，不应当超越前一二极管激光器脉冲的最后一个脉冲，二极管激光器17的重复时间必须等于或者大于可能选择的样式N的数字乘以最小的传播时间差△tD。此处△tD，△tD＝|D|·LD·△λ，其中tD为与波长有关的介质的传播时间；D为介质的色散；LD为色散介质的长度；△λ为模间距离。数字实例将通过举例给出。当△λ＝6，D＝16微微秒/毫微米·公里且LD＝5公里时，△tD＝50微微秒适用。在样式N为4情况下二极管激光器的脉冲重复时间应为200微微秒，其与50千兆赫的调制速率相对应。当使用的是普通的脉冲二极管激光器时，此调制速率是做得到的而没有任何问题。
可以按不同的方式将控制脉冲耦合到纤维环上。
如图1所示，第一种可能性是将外部耦合器10利用在纤维环中，而且最好尽可能靠近方向耦合器9，这是因为引起非对称性所穿过的玻璃纤维长度L还能决定相位差的大小，即根据△Φ≈n2·2π·I·L/λ，其中L为玻璃纤维的长度；I为光强度；λ为被引入脉冲的波长。
在转换器的波导结构被表示为玻璃纤维环的图中，总是通过额外的耦合器10将辐射光源装置15的辐射光耦合到该玻璃纤维环中。
然而，第二种可能性是在外部将辐射光源装置15接在玻璃纤维环上。在这种情况下，使用的是与波长有关的耦合器以替代50∶50的耦合器。这种与波长有关的耦合器，例如作为50∶50的耦合器，工作在信号传输波长上而基本上不作为耦合器工作；或者对于控制脉冲二极管激光器的波长来说，工作在不同的耦合比上。按照这种方式，两个传播方向间的非对称性也能够减小。调整机构21可以不同的方式实现。其第一实施例表示在图3a中，并且包括与两块光栅31和33结合的，对于可能选定的波长带或法布里-珀罗样式具有给定的反射系数的反馈元件25。激光束37，经过透镜系统35被作为平行光束39发送给第一块光栅。由于色散的结果，光栅31使将此光束39分成具有不同方向的不同波长的许多子光束39a，39b和39c。因而光谱成份在空间彼此分开。子光束39a，39b和39c，再一次由第二块光栅33变成平行光束。不同的光谱成份现在可以用作分开的光束。其后这些子光束入射在具有不连续反射区的反馈元件25上。这种反馈元件25例如可以作为掩模或光盘或者液晶阵列来完成，如尚未初步公开的欧洲专利申请NO.94200336.9(PHN14.651)中描述的那样。由于此反馈元件25仅对有限数目的波长是反射或部分反射的，所以返回二极管激光器17的光束只包括选定数量的子光束，因而此激光器上选定数目的波长将在给定的条件下强制发出。
强制激光作用发生的条件意指，反馈元件25被定位在相对激光器为d的规定距离上，以确保经反馈元件25反射的二极管激光器17发出的辐射光脉冲成份，在后续辐射光脉冲产生的起建时间内，能以适当的强度到达二极管激光器17。恰好在此脉冲起建时间内，激励激光器中产生受激发射的过程对外部提供的光子最为敏感，以致于基本上完全在这些光子决定激光器的工作状况。如果激光器为二极管激光器，则由于实际原因，反馈最好在二极管激光器17的后反射镜27上完成，如图所示，但此反馈也可换一种方式在其前反射镜29上实现。
为了实现所需要的反馈，反馈元件25和二极管激光器的反射镜之间的距离d，是由下式给出的： d = C 2 T - C 2 ∈ ( P + ΔP ) 其中P为所发射激光脉冲的脉冲宽度，T为重复时间；C为辐射光束在介质中传播的光速；△P为二极管激光器中脉冲LP的起建时间，而且∈为满足条件0＜∈＜1的实数。∈的值是由被反射光谱成分的能量决定的。如果此能量比较大，那么被反射的成分可能在起建时间中较后时刻到达，于是∈在0～1之间，更接近0。如果被反射光谱成分的能量比较低，则此成份是在起建时间中较早时刻到达二极管激光器，于是∈在0～1之间，更接近1。因而，∈与被反射脉冲的能量成反比。
为了详细描述上述条件，可参考前面指出的欧洲专利申请EP0550929A1。
由于辐射光源装置15供给的脉冲串具有的重复时间大大短于使用二极管激光器17本身做得到的重复时间，所以纤维环中实现非对称性期间相互接续的速率将大大提高，从而使此转换器的转换速率提高到选定的法布里-珀罗模n数倍。
数学实例将通过举例给出。对于色散介质例如在辐射光源装置15中10公里长的色散玻璃纤维19来说，峰值功率约为150毫瓦的二极管激光器17，对于将转换器1从第一个口11转换到第二个口13是需要的。此玻璃纤维的长度，是由沿相反方向传播的两部分信号间相位差达到π所经过的距离决定的。
在光学波长选择反馈的基础上实现调整装置21的另一种可能性，是将激光器和反馈装置间的辐射光路分成许多分支，最好与可能选择的波长带数N一致，至少也要与所选择的波长带数n一致。图3b表示一种实施例。每个分支39，41，43，45都具有波长选择元件47，49，51，53。来自激光器17的光束37，经过透镜系统35通过部分透光的反射镜55，57和59上面。因此，来自激光器的光束被分成了许多子光束，每一子光束通到相应的波长选择元件上。每次再在波长选择元件47，49，51，53上将不同的波长反射到部分透光的反射镜。至少单色子光束的一部分被重新组合，并反射给激光器。为将激光器强制工作在选定的波长上，对于每一波长选择元件47，49，51，53来说，其至激光器的距离d应满足此前给定的条件。
这些波长选择元件47，49，51，53例如可以是光栅。光栅具有比较高的波长分光能力。通过修改光栅对入射其上光束的方向，可对反射波长进行选择。这些波长选择元件也可作为标准具来实现。标准具则包括两块平行的平板，其间存在有介质。此介质例如可以是液晶、电光介质、半导体或者空气。通过改变标准具的光学厚度，可以改变此自由谱域，以使两接续波长间的距离在标准具变化的宽度范围内。通过将标准具的光学厚度对于每一分支作不同的选择，因而可对每一分支选择不同的波长。
在光学波长选择的反馈的基础上实现调整装置21的另一种可能性，是将许多具有各种选定波长的布喇格反射镜(DBR)集成在一个和同一种介质上，例如半导体材料如InP。图3c表示这种可能性的实施例。
在这种情况下，来自激光器17(最好为二极管激光器)的辐射，经过单波导55通过许多与可能选择的波长数对应的波导57，59，61，63上。每一波导57，59，61，63均提供有已知的DBR反射镜65，67，69，71。由不同的波导57，59，61，63反射的选择波长，经过单波导55加到二极管激光器17上。本实施例的优点在于，它可以集成的形式实现，并且容易制造，同时又稳定和紧凑。此外，相对于二极管激光器17的是单个的元件对准，结果就使所有的DBR反射镜能够很好地相对二极管激光器定位，以便得到增强的激光作用。
二极管激光器可以通过耦合光学系统或者对接耦合将其耦合，如图所示。
调整装置21的另一种可能的实施例是建立在注入的基础上的，表示在图3d中。在此实施例中，波长分别为λi的激光器的n数个至少与选定的法布里-珀罗模数或波长带数对应的辐射，然而最好是其与可能选择的波长带数对应的N数个辐射，在脉冲激光器17中的下一个脉冲起建时间△P内同时注入脉冲激光器17。在图3d中，所有的激光器的为二极管激光器。通过为每一二极管激光器73，75，77，79配备光学玻璃纤维81，83，85，87，然后借助已知的光导纤维耦合器89将其组合到一起，则来自这些二极管激光器的辐射光便被组合在单玻璃纤维91中，并被耦合到脉冲二极管激光器17上。
二极管激光器73，75，77，79例如可以是集成在一种和同一种基片上的分布反馈型(DFB)激光器，，其辐射光经过也被集成在基片上的一些波导(以替代经过玻璃纤维和通过例如对接耦合)通过二极管激光器17上。
此光学转换器1不仅可以作为NOLM反射镜形成，而且也可按其它方式形成。
NOLM反射镜第一种改型的实施例，表示在图4a中。这样的转换器可从A.L.Steele的论文“通过由两种不同的纤维构成的光纤环反射镜进行脉冲压缩”中了解到，发表在《ElectronicsLetters》，Vol，29，NO.22，pp.1972-1974。本论文中提出的转换器是一种复合纤维环反射镜(CFLM)，其与NOLM反射镜的不同在于，波导结构3是一种由两根具有不同光学性能的玻璃纤维93和95构成的玻璃纤维环，两玻璃纤维彼此对接并通过例如封接97互连。由于两部分信号经过两种不同的玻璃纤维的时序不同，故在沿相反方向传播的两部分信号间将产生相位差。虽然两种不同的玻璃纤维的存在已经使转换器具有非对称性，然而对于将波长受控的控制脉冲二极管激光器形式的控制脉冲二极管激光器用在CFLM反射镜中它仍然是有利的，由于其转换因而变得可控制和更快。
NOLM反射镜的第二种变型表面在图4b中，而且是一种环形反射镜中的半导体激光放大器(SLALOM)。这种SLALOM是一种已知元件，且在例如M.Eiselt的论文“带有半导体激光放大器的光学环形反射镜”中描述中，参见《Electionics Letters》Vol，28，NO.16，1992，7。CFLM反射镜和NOLM反射镜或者非线性的Sagnac干涉仪，都是建立在光学玻璃纤维的光学非线性基础上的，然而SLALOM是建立在半导体激光放大器的光学非线性基础上的。SLALOM包括类似于CFLM反射镜和NOLM反射镜的玻璃纤维环3，是通过将方向耦合器9(例如50∶50的耦合器)的两端相连构成的。此玻璃纤维环进一步包括偏振控制元件99和半导体激光放大器(SLA)101。
应当指出的是，NOLM反射镜和CFLM反射镜通常也包括偏振控制元件(图中未表示)，以便确保传播信号部分的偏振性能够保持，从而实现最优干涉。
当经过第一个口11将数据信号引入此环时，它将被耦合器9分成两部分信号，此两部分信号将沿相反方向通过此玻璃纤维环。与两子波的相对相位有关，由于在耦合器9中两子波之间干涉，所以脉冲不是可以出现在第一个口11就是第二个口13上。当使用SLALOM时，光学非线性引起两子波间的相位差，是由半导体激光放大器101引进的。此放大器101在环3中具有这样位置，使得在耦合器9和放大器101间两子波的传播时间不同。利用这种方式，两子波在不同的瞬间到达放大器101。首先到达放大器101的子波使放大器饱和，只要其强度足以到达饱和点。然后第二个子波经历饱和的放大器并不受干扰地通过，只要两脉冲间的时间差小于该放大器失去饱和所需要的时间。尽管非对称性在环中已由半导体放大器101产生，然后受控的快速转换是根据本发明通过将控制脉冲二极管激光器与被控发射相连来取得的。
本发明可应用的另一种可能的光学转换器，被描述在T.Morioka和M.Saruwatari的论文“利用光学克尔效应在偏振保持单模光纤中的超速全光转换器”中，参见IEEE Journal onSelected Areas in Communications，Vol.6，NO.7，1988，8。在该论文描述的转换器中，波导结构是由光学玻璃纤维构成的，其出射面上配备有偏振旋转反射镜。这种反射镜可借助上述出版物中描述的光纤，通过将偏振灵敏分束器的两出口互连来获得。引入转换器信号的两个垂直偏振分量，当通过玻璃纤维传播时由于玻璃纤维的双折射而具有不同的折射率。当在偏振旋转反射镜上反射时，信号和只有一个偏振方向的控制脉冲激光器的偏振方向，将全部旋转90°，其后将沿相反的轴线在相反的方向上传播。按照这种方式，玻璃纤维的双折射在控制脉冲持续期间被抵消。通过实现本发明的转换，即通过用辐射光源装置15取代控制脉冲激光器，便可得到转换时间大大缩短的转换器。
使用光学转换器还有另一种可能性，被描述在J.P.Sabini等人的论文“非线性X结形的全光学转换”中，发表于《AppliedPhysics Letters》55(12)，pp1176—1178，1989，9。在这种转换器中，波导结构是由X结构成的。此X结包括四条同样的波导。其中的两条波导带有入口，另两条带有出口。通过将来自控制脉冲激光器的辐射光引到两个入口之一上，由于非线性而在转换器中将产生非对称性，其结果是使两输出口上测出的强度不同。通过提供这种带有辐射光源装置15作为控制脉冲激光器的转换器，便可得到具有大大缩短转换时间的转换器。
如上所述的光学转换器，在需要高传输率的多路传输系统的发送器和/或接收器中可发挥其巨大的优势。
图5示意表示多路传输系统150。该传输系统150包括发送器151和接收器153，其间存在有传输介质155。
在现行传输系统中，传输率受到限制，而尤其是受电子处理线路带宽的限制。假如传输率增加，则不只一个信号应能通过单一通道。为此目的，在发送器一端要将各种信号组合在同一个传输通道中。在接收器一端，被组合的信号必需再一次还原成带宽水平至现行电子处理线路行得通的各种信号。
在发送器一端按照完全光学的方式将各种信号组合在一个和相同的通道中，通过将本发明的光学转换器使用在发送器中可以实现。这样的发送器151表示在图6中。所表示的转换器是作为NOLM反射镜来实现的。该发送器包括可连续工作的单模二极管激光器157，例如连续波长分布反馈型(CW DFB)激光器，继之以隔离器159，以防止系统中反射的辐射返回激光器。来自二极管激光器157的辐射经过转换器1的第一个口11射进玻璃纤维环3，并在50∶50耦合器9上被分成两个子波，每一子波沿相反方向传播通过纤维环3。经过传输系统151的传输介质155传送的数据序列，通过调整装置对对应数据序列的数据位进行调制，分配给辐射光源装置15的脉冲串中的脉冲，并且经过耦合器10引入纤维环。每当来自辐射光源装置15的脉冲串中的脉冲在纤维环3中传播时，来自DFB激光器的两子波间总要存在相位差，且在此周期内第二个口13上的信号可以测出，该信号具有强度与CWDFB激光器15 7的强度对应，其波长与该激光器157的波长对应。按照这种方式，在转换器1的第二个口13上产生的数据序列，带有为具有同样波长的脉冲载送的所有数据，这是由于传输介质155中存在色散的需要。
当光学转换器应用在多路传输系统的发送器中时，辐射光源装置可以另外一种方式实现。此辐射光源装置15可供选择的实施例，包括由一些平行排列的部件161组成的组件，每一部件提供一不同波长λi的信号脉冲序列。因而此传输系统的数据传输速率将提高到内装的部件数倍。
部件161包括具有脉冲周期T和波长λi的第一个脉冲激光器163。为了能够使用数据对此脉冲序列进行调制，可以利用调制器。然而为此目的的调制器要具有足够高的转换速率，而且能够以此速率在数字“0”和数字“1”之间实现足够高的对比，则比较难以制造和昂贵。由于这个缘故，利用被称之为主激光器的第二个激光器165来构成调制单元167的一部分。这个激光器165例如可以是连续的分布反馈型(DFB)激光器，通过电源流169工作在较高的偏流上。经过电流调制，此激光器提供一数据序列，使此激光器的光学图样由数“0”和“1”构成，然而“0”级光强度不等同零。取代采用电源调制，激光器163可以换一种方式来提供数据，即通过另一脉冲激光器经过纤维耦合与其相连而注入。然后将第二激光器165的调制周期，即两相继数据(0或1)之间的时间调整到第一激光器163的脉冲周期T。此激光器能够提供具有非常短的脉冲宽度的脉冲，例如是一种增益开关型激光器。在脉冲在第一个激光器163中组建的时间间隔内，通过将第二个激光器165脉冲序列中的脉冲注入第一激光器163，便强制其产生出被注入脉冲波长的脉冲。该时间间隔是由E(Pm)＞E(LPi)的条件决定的，其中E(Pm)为被注入激光器163的第二个激光器165脉冲的能量；E(LPi)为在相应瞬间第一激光器163中组建的辐射能量。当第二激光器因此而发出不同于λi的给定波长脉冲时，即数字信号为“1”，则第一激光器将发出同样波长的替代波长λi的脉冲。当第二激光器不发脉冲时，即数字信号为“0”，则第一激光器将产生波长为λi的脉冲。这样以来，第一激光器163因而将提供具有脉冲周期T的脉冲序列，其接续脉冲的波长是由第二激光器165的脉冲图样决定的。当此脉冲序列施加到波长鉴别器171上仅让第一激光器波长λ1的辐射通过而吸收其余辐射时，将可获得被调制脉冲的图样，其与主激光器165的脉冲图样互补，且其所有脉冲具有与第一激光器9相同的波长λ1。因此产生的信号脉冲序列，在传输介质中可被转换成弧波。由于它们的时间包络和光强度，这样的脉冲特别适于长距离传输。
由于第一激光器163的调制是靠辐射的注入实现的，故在第一激光器163中平均电荷载体密度基本上保持不变，而且信号序列的光脉冲基本上具有相同的形状，从而使存在和不存在信号间的区别，换句话说，具有波长不同于λi的脉冲和具有波长等于λi的脉冲间的区别比较大。这就不可能通过对激光器163的电调制来达到。
如图8所示，波长鉴别器171和调制单元167可以存在在受控激光器163的两侧。如图所示，激光器163和165可以经过光纤173耦联在一起。换一种方式，这两个激光器163和165也可经过对接耦合(未表示)耦联在一起。
换一种方式，波长鉴别器171和调制单元167也可存在于受控激光器163的同一侧。图9表示这种情况下单个部件的实施例。主激光器165的辐射光经过第一光纤177通向受控激光器163。在主激光器165的辐射注入之后由受控激光器163返回的受调制辐射，通过第一光纤177的光纤耦合器179耦合到第二光纤181上，随后通向波长鉴别器171。
假如需要，可在主激光器165的后面安装光学隔离器175，以便防止部件161中反射的辐射返回到激光器165中。由于此隔离器是可选择性的，故其在图中以虚线表示。
通过将两激光器163，165和鉴别器171集成在一个和相同的基片上，此部件可以做得紧凑、坚固而且稳定。
当激光器165的辐射波长是使其对受控激光器163的耦合胜过受控激光器的固有耦合，以便强制此受控激光器工作在与其自身波长不同的波长。然而，假如受控激光器163为带有法布里—珀罗谐振腔的激光器，其中主激光器165的波长对应于该谐腔中适合的非激励模波长，则主激光器165对受控激光器163辐射光的耦合是最佳的。
通过确保入射在受控激光器163中辐射光的偏振，即来自主激光器165的辐射光未能准确地垂直于受控激光器本身所产生的辐射光的偏振方向，可以使调制转换效率最佳化。这可以通过偏振旋转元件如λ/4波片来实现。
为将各种信号脉冲序列联合加到接收器上，各种信号脉冲序列(例如图8中所示为三种)，需经三条光纤183，185，187并通过光纤耦合器191组合在单一光纤189中。
然而在通过传输介质传送之前，由各部件发出的信号脉冲序列需转换为同一波长，这是由于通过传输介质传送时将发生色散，否则在不同的瞬间将得到不同的波长。
图10表示不同部件161的信号脉冲序列给出同样波长的结构实施例。其中的光学转换器例如乃是NOLM反射镜。与图6类似，发送器151包括一连续激励的单模激光器157，例如CW DFB激光器，继之以光学隔离器159。来自激光器157的辐射经过转换器1的第一入口11引入光纤环3，并在耦合器9上分成两个子波，每一子波沿相反方向通过光纤环传播。每当部件161中一个信号脉冲序列的脉冲与二极管激光器157的辐射一起在环3中传播时，便在二极管激光器157发出的两子波间出现相位差，且在此周期内在第二个口13上将测出其波长和强度与二极管激光器157相对应的信号。这样，其全部脉冲具有相同波长的复合信息脉冲序列，将在第二个口13上产生。
条件是，被组合的信号脉冲序列彼此以一定方式相互同步，以在光学转换器1耦合到耦合器10的瞬间让这些信号脉冲序列相互贴合而没有脉冲重叠。这些方法本身是已知的。
当各种信号被组合成可通过信号通道传送的信号时，在发送器一端此复合的信号应被再一次还原。这可以通过提供带有本发明光学转换器的接收器来实现。这样的接收器153表示在图7中。来自发送器151并经过传输介质155传送的数据信号，经过例如第一个口11引入光学转换器1。被稳定在选定的法布里-珀罗模数或波长带数的辐射，作为控制脉冲序列经耦合器10引入环3中。通过在二极管激光器17工作时由其发出的脉冲中确定出法布里-珀罗模或波长带，即通过操纵调整装置而从N数个可能选择的波长中选择出n数个波长，因而就能从复合信号中取回给出的信号，并将其加到例如检测器上。这些模的选择是由调整装置选出的模被激励或未被激励决定的。复合信号中存在的信号，与控制脉冲的关系是同步。作为实现这一点的可能方式，参见S.Kawanishi的论文“采用新的锁相环技术的带时钟恢复的64至8千兆位/秒的全光学信号分离实验”，发表于《ElectronicsLetters》，1993，1，Vol.29，NO.2，PP.231～233。
如果从复合信号中要检测出更多的信号，则可将上述一些光学转换器串联安置。然后将信号引入下一转换器的输入端，该信号则包括除已被前面转换器耦合掉的信号外的所有子信号。按照这种方式，就可能在接收器一端为检测目的选择通过该通道的数据位。而且也可能以并联取代串联来安排各种光学转换器，以便将复合信号还原。

Claims (17)

1.一种可通过光转换的光学转换器，它包括其折射率可通过光强进行改变的光学波导结构，以及至少一个可被施加信号的输入端和至少一个引出端，所述转换器进一步包括有其辐射光可被引入该波导结构的辐射光源装置，此辐射光源装置则包括用于供给具有重复时间T和脉冲宽度P的脉冲序列的至少一个脉冲激光器，以及用于传送该激光器提供的辐射光的介质，其特征在于：辐射光源装置配备有调整装置，用于将激光器的波长，稳定在该激光器供给的一个和同样的脉冲中从N数个可能选择的波长带中选出的n数个波长带上；用于传送辐射光的介质，是随与波长有关的传播时间tD色散的，在传播时间tD内，由于色散的结果，这些波长带当传送时在时间上能分开。
2.如权利要求1所述的光学转换器，其特征在于：至少在确定的周期内，激光器的重复时间T必须等于或者大于选定的波长带数n乘以两个波长带之间最小的传播时间差△tD，此处△tD＝|D|·LD·△λ，其中△λ为两个模之间的距离；|D|为介质的色散；LD为色散介质的长度。
3.如权利要求1或2所述的光学转换器，其特征在于，该激光器为具有法布里-珀罗频谱的二极管激光器。
4.如权利要求1，2或3所述的光学转换器，其特征在于：调整装置是由安装在激光辐射光路中的光学波长选择反馈装置构成的，该反馈装置包括一个至少对n数个选定波长带部分反射的至少一个反馈元件，并被安装在距二极管激光器为d的距离上，且此距离由以下条件确定： d ≤ c 2 · T 其中c为辐射光束通过介质中的光速；T为重复时间。
5.如权利要求4所述的光学转换器，其特征在于，距离d是由以下条件决定的： d = C 2 T - C 2 ∈ ( P + ΔP ) 其中P为所发射激光脉冲的脉冲宽度，T为重复时间；C为辐射光束通过介质中的光速；△P为二极管激光器中脉冲LP的起建时间，而且∈为满足条件0＜∈＜1的实数。在这些限度之内，当被反馈元件反射的辐射子脉冲的能量E(Pr)相应减少或者增加时，脉冲起建时间将增加或者减小，以使条件E(Pr)＞E(LPi)在辐射子脉冲进入二极管激光器的瞬间得到满足，其中条件E(LPi)为在相应瞬间二极管激光器中的辐射能量建立。
6.如权利要求4或5所述的光学转换器，其特征在于反馈装置进一步包括：位于激光器和反馈元件之间，以将激光器提供的辐射光束从空间方面分成许多子光束(每个子光束具有不同的波长带)的第一光栅，以及用于将来自第一光栅的子光束变成相互平行的第二光栅。
7.如权利要求4或5所述的光学转换器，其特征在于，激光器和反馈装置之间的辐射光路至少被分成许多与选定的波长带数n对应的分支，每一分支都包括有波长选择元件。
8.如权利要求7所述的光学转换器，其特征在于，波长选择元件为光栅。
9.如权利要求7所述的光学转换器，其特征在于，波长选择元件为标准具。
10.如权利要求4或5所述的光学转换器，其特征在于：反馈装置包括许多至少与选定的波长带数n对应的反馈元件，该反馈元件是作为集成在一种和同一种介质上的分配式布喇格反射镜(DBR)实现的。
11.如权利要求1，2或3所述的光学转换器，其特征在于：调整装置是由与可能选择的N数个波长带对应的许多辐射光源构成的，这些辐射光源具有自己相应地稳定在给定的波长带上的辐射，这些波长带彼此有区别，并可被同时引入激光器。
12.如前述权利要求任一权利要求所述的光学转换器，其特征在于该转换器是作为NOLM反射镜实现的，其中的光波导结构为光学纤维环，来自辐射光源装置的辐射可以非对称地引入该光纤环。
13.一种多路传输系统，包括发送器和接收器及在其间带有传输介质，其特征在于，至少发送器或接收器包括至少一个前述权利要求中任一权利要求所述的光学转换器。
14.如用在权利要求13所述多路传输系统中的接收器，其特征在于该接收器至少配备一个如权利要求1至12中任一权利要求所述的光学转换器，而可被加在每一转换器入口的信号，是一个经过传输介质传送来的、并且由许多经过时分复用的子信号组成的信号，通过辐射光源装置，每次都可从这个复合信号中选出一个子信号。
15.如用在权利要求13所述多路传输系统中的发送器，其特征在于：该发送器配备有权利要求1至12中任一权利要求所述的光学转换器，此发送器进一步包括连续工作的激光器，其波长被稳定在确定的波长带上，以提供可被加到转换器入口上的信号；辐射光源装置的脉冲，是被传送的数据序列的载体。
16.一种用在包括发送器和接收器的多路传输系统中的发送器，其特征在于：该发送器至少包括一个可通过光进行转换的光学转换器，该转换器具有其折射率可通过光强进行改变的光学波导结构，以及至少一个可被施加信号的输入口和至少一个引出口，并且进一步包括有其辐射光可被引入该波导结构的辐射光源装置，该辐射光源装置则包括用于提供具有重复时间T和脉冲宽度P的脉冲序列的至少一个脉冲的第一激光器，所述辐射光源装置配备有调整装置，用于在由第一激光器提供的一个和同样的脉冲内将第一激光器的波长稳定在由N数个可能选择的波长带中选出的n数个波长带上；上述发送器进一步包括一波长被稳定在确定波长带上的连续激光器，用于提供可被加到转换器输入端的信号；辐射光源装置的脉冲乃是被发送数据序列的载体，每个第一激光器被稳定在不同的波长λi上，而且调整装置包括与许多第一激光器对应的许多第二激光器，在保持E(Pm)＞E(LPi)的瞬间其辐射可被引入相关联的第一激光器，其中E(Pm)为在第二激光器的波长与其对应第一激光器的波长λi不同的相应瞬间的能量；E(LPi)为在此相应瞬间第一激光器中的辐射能量组合；上述辐射光源装置进一步包括与许多第一激光器对应的许多波长鉴别器，并且具有被调整在第一激光器从引入辐射后所发辐射中选出的上述波长上的波长，以及用于将被发送的数据序列组合和传送给转换器的装置。
17.如权利要求16所述的发送器，其特征在于：第一激光器为具有法布里-珀罗谐振腔并在对于每一激光器为不同的波长λi上被激励的二极管激光器；相关联的第二激光器的波长，被调整到不同于相关联的第一激光器的波长λi并与上述第一激光器谐振腔适应的模式上。
CN95190423A 1994-04-14 1995-04-06 光学转换器和包括该转换器的多路传输系统用的发送器及接收器 Expired - Fee Related CN1113579C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP94201018 1994-04-14
NL94201018.2 1994-04-14
EP94201892 1994-06-30
NL94201892.0 1994-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1128607A true CN1128607A (zh) 1996-08-07
CN1113579C CN1113579C (zh) 2003-07-02

Family

ID=26136191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN95190423A Expired - Fee Related CN1113579C (zh) 1994-04-14 1995-04-06 光学转换器和包括该转换器的多路传输系统用的发送器及接收器

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5500908A (zh)
EP (1) EP0704121B1 (zh)
JP (1) JPH10508388A (zh)
KR (1) KR100368670B1 (zh)
CN (1) CN1113579C (zh)
CA (1) CA2165194C (zh)
DE (1) DE69531224T2 (zh)
FI (1) FI955976A0 (zh)
WO (1) WO1995029424A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108345161A (zh) * 2017-01-22 2018-07-31 深圳市光峰光电技术有限公司 一种光转换元件、光源系统及显示装置
CN113169798A (zh) * 2018-05-23 2021-07-23 Wi-电荷有限公司 具有可识别接收器的无线功率系统

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996005664A2 (en) * 1994-08-12 1996-02-22 Philips Electronics N.V. Optical synchronisation arrangement, transmission system and optical receiver
FR2730868B1 (fr) * 1995-02-21 1997-04-25 Commissariat Energie Atomique Capteur a reseau de bragg photoinscrit a bon rapport signal sur bruit
US6201622B1 (en) * 1995-03-24 2001-03-13 British Telecommunications Public Limited Company Optical network
EP0798830B1 (de) * 1996-08-09 2000-10-25 Dieter Huhse Wellenlängenumschaltbarer gewinngeschalteter Fabry-Perot-Halbleiterlaser
FR2758192B1 (fr) * 1997-01-06 1999-02-05 Alsthom Cge Alcatel Regenerateur de solitons a tres haut debit
US6154310A (en) * 1997-11-21 2000-11-28 Imra America, Inc. Ultrashort-pulse source with controllable multiple-wavelength output
JPH11205289A (ja) * 1998-01-14 1999-07-30 Nec Corp 光波長多重方法およびその装置
CN1226966C (zh) 2000-12-21 2005-11-16 普雷西梅德公司 用于外科铰刀的夹持器
US6778318B2 (en) * 2001-06-29 2004-08-17 Hrl Laboratories, Llc Optical-to-wireless WDM converter
JP4472222B2 (ja) * 2001-09-28 2010-06-02 富士通株式会社 信号光を波形整形するための方法、装置及びシステム
KR100827171B1 (ko) * 2006-05-02 2008-05-02 삼성전자주식회사 부반송파 다중화 방식의 광 통신 방법과 그를 이용한 수동형 광 가입자 망
CN104092497B (zh) * 2014-07-16 2016-06-01 电子科技大学 一种基于slalom的光串并转换器

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4635246A (en) * 1983-10-20 1987-01-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Frequency multiplex system using injection locking of multiple laser diodes
JPS62206996A (ja) * 1986-03-07 1987-09-11 Hitachi Ltd 光交換方法およびその装置
US4799789A (en) * 1987-02-27 1989-01-24 Anritsu Corporation Chromatic dispersion measuring system for optical fibers
US5109449A (en) * 1989-03-27 1992-04-28 Hughes Aircraft Company Variable optical fiber delay line
JP2864591B2 (ja) * 1989-12-18 1999-03-03 日本電気株式会社 複数のレーザ装置の発振周波数間隔安定化方法
US5104219A (en) * 1990-01-11 1992-04-14 Tektronix, Inc. Multimode acousto-optic switch and dead zone correction method
US5046832A (en) * 1990-01-11 1991-09-10 Tektronix, Inc. Multimode acousto-optic switch and dead zone correction method
US5343286A (en) * 1990-02-15 1994-08-30 British Telecommunications Public Limited Company OTDR having optically switched amplified output onto test fibre to suppress optical amplifier noise between OTDR pluses
US5148129A (en) * 1990-05-23 1992-09-15 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Microwave pulse compression from a storage cavity with laser-induced switching
SE469149B (sv) * 1990-12-07 1993-05-17 Ellemtel Utvecklings Ab Optisk vaeljare, optisk korskopplare och saett att omkoppla grupper av optiska signaler
JPH04274724A (ja) * 1991-03-02 1992-09-30 Fujikura Ltd Ｏｔｄｒ装置
US5136669A (en) * 1991-03-15 1992-08-04 Sperry Marine Inc. Variable ratio fiber optic coupler optical signal processing element
US5239400A (en) * 1991-07-10 1993-08-24 The Arizona Board Of Regents Technique for accurate carrier frequency generation in of DM system
JP2977053B2 (ja) * 1991-07-12 1999-11-10 安藤電気株式会社 高出力光パルス発生器
EP0550929B1 (en) * 1991-12-30 1997-03-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical device and apparatus for scanning an information plane, comprising such an optical device
US5297224A (en) * 1992-08-14 1994-03-22 Litton Systems, Inc. Optically switched sensor array
DE4238103A1 (de) * 1992-11-12 1994-05-19 Sel Alcatel Ag Optischer Schalter
US5400162A (en) * 1993-10-29 1995-03-21 Hughes Aircraft Company Optoelectronic multibit beamsteering switching apparatus

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108345161A (zh) * 2017-01-22 2018-07-31 深圳市光峰光电技术有限公司 一种光转换元件、光源系统及显示装置
CN108345161B (zh) * 2017-01-22 2021-02-26 深圳光峰科技股份有限公司 一种光转换元件、光源系统及显示装置
CN113169798A (zh) * 2018-05-23 2021-07-23 Wi-电荷有限公司 具有可识别接收器的无线功率系统
CN113169798B (zh) * 2018-05-23 2024-04-26 Wi-电荷有限公司 具有可识别接收器的无线功率系统
US12003118B2 (en) 2018-05-23 2024-06-04 Wi-Charge Ltd. Wireless power system having identifiable receivers

Also Published As

Publication number Publication date
WO1995029424A3 (en) 1995-11-30
KR960703241A (ko) 1996-06-19
US5500908A (en) 1996-03-19
CA2165194A1 (en) 1995-11-02
CN1113579C (zh) 2003-07-02
DE69531224D1 (de) 2003-08-14
JPH10508388A (ja) 1998-08-18
CA2165194C (en) 2003-10-14
DE69531224T2 (de) 2004-04-22
EP0704121B1 (en) 2003-07-09
WO1995029424A2 (en) 1995-11-02
KR100368670B1 (ko) 2003-04-08
EP0704121A1 (en) 1996-04-03
FI955976A (fi) 1995-12-13
FI955976A0 (fi) 1995-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1113579C (zh) 光学转换器和包括该转换器的多路传输系统用的发送器及接收器
EP0500357B1 (en) Optical fiber dispersion-compensating device
US5859945A (en) Array type light emitting element module and manufacturing method therefor
JP3387746B2 (ja) 屈曲チャンネルストライプの偏波変調可能な半導体レーザ
CN103457155A (zh) 混合集成复合腔波长可调谐激光发射器
KR100957133B1 (ko) 결합 공진기를 포함하는 다파장 광섬유 레이저 장치 및다파장 레이저의 발진 방법
JP2004503944A (ja) 周波数変調パルスを発生させるための方法および装置
CN103516434A (zh) 光发射机
CN101999214A (zh) 用于产生太拉赫电磁载波的方法
JPWO2009001861A1 (ja) 光変調信号生成装置および光変調信号生成方法
EP0644635A1 (en) Method and apparatus for frequency modulating a semiconductor laser, and an optical communication system using the same
US6438148B1 (en) Method and device for encoding data into high speed optical train
Arnold et al. Modulation behavior of semiconductor injection lasers
US9197326B2 (en) Optical wavelength comb generator device
Zhang et al. Dual-wavelength chaos generation and synchronization in erbium-doped fiber lasers
JPH11145554A (ja) 半導体パルスレーザ装置
US5568303A (en) Unit for generating signal pulses, transmitter comprising such a unit, and multiplex transmission system comprising such a transmitter
US6356370B1 (en) Wavelength add-drop multiplexing using four-wave-mixing
US6791747B2 (en) Multichannel laser transmitter suitable for wavelength-division multiplexing applications
CN1187912C (zh) 多路高速光发射装置
JP3237727B2 (ja) 通信用パルス光源装置
KR100492480B1 (ko) 파장가변 전광 ｎｏｒ 논리소자의 구현방법
CN116470961A (zh) 一种互注入产生周期振荡毫米波信号的装置和方法
CN1155795A (zh) 用光学手段恢复一个光学数字信号的同步的方法和装置
JPH05142593A (ja) 光フアイバ分散補償装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee