CN114338097B - 一种透明、自适应线路型光学时域隐身器及隐身方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光通信及光电子器件技术领域，具体地涉及一种透明、自适应线路型光学时域隐身器，所述光学时域隐身器具有一路输入光信号、一路输出光信号和一路隐身控制信号；所述输入光信号输入至光学时域隐身器，隐身控制信号对所述输入光信号进行控制隐身，并将隐身后的信号作为输出光信号输出；本发明的隐身器可以灵活部署在传输链路的任何位置，实现对输出信号时域隐身同时，不改变传输链路信号的光波长、脉冲形状和光功率，对物理层具有透明特性，并且实现对物理层透明的功能是本装置自适应匹配，不需要人为手动设置。

Description

一种透明、自适应线路型光学时域隐身器及隐身方法

技术领域

本发明属于光通信及光电子器件技术领域，具体地，涉及一种透明、自适应线路型光学时域隐身器及隐身方法。

背景技术

隐身技术就是使观测者观察不到目标的存在，包括空域隐身和时域隐身两个维度。其中，空域隐身是将空间目标对探测者隐身，其实现的方式是在空间目标周围改变探测光传输方向，使探测光不与空间目标发生作用，经过空间目标后恢复探测光的传输方向，这样探测者就无法观察到空间目标的存在。时域隐身是将时间维度上发生的事件隐身，使得观察者无法感知到事件“曾经”发生过。由于时域隐身在安全通信领域具有重要的应用价值，因此，2012年美国康奈尔大学提出时域隐身技术后，时域隐身技术就立即成为研究的热点。

目前，时域隐身技术的实现方式主要有两种方式：一种是基于“打开”、“关闭”时间隐身窗口的思路实现时域隐身。这种思路的实现过程是打开一个没有光功率存在的时间隐身缺口，在时间隐身缺口内任何发生的事件都没有探测光与之发生作用，待事件发生后，再关闭时间隐身窗口，使得观测者无法知道“事件”的存在。基于这种思路，目前有研究人员利用线性啁啾光在光纤传输，不同频率的光，在光纤传输速度不一样“打开”时间隐身缺口，待事件发生后，利用色散补偿光纤将时间隐身缺口“关闭”。另外，还有研究人员提出“时域分割”、“时域回填”的方法，通过一个光开关将时域光功率分割出来，产生一个时间隐身窗口，待事件发生后再“时域回填”。另外一种是基于功率重新分配“抹去”事件信息。有研究人员利用光纤非线性实现泰伯效应，将携带事件调制信息的输入信号光功率重新分配，从而将原先携带着事件调制信息的光功率抹去，从而实现隐身效果。

目前，现有的时域隐身装置都是信号源型时域隐身器，即在发送端对事件信号进行时域隐身，导致现有的信号源型时域隐身器部署缺乏灵活性，并且现有的时域隐身装置应用中还存在其他技术问题，包括：实现复杂、体积很大和不易于集成等问题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种透明、自适应线路型光学时域隐身器，所述光学时域隐身器具有一路输入光信号、一路输出光信号和一路隐身控制信号；

所述输入光信号输入至光学时域隐身器，隐身控制信号对所述输入光信号进行控制隐身，并将隐身后的信号作为输出光信号输出。

作为上述技术方案的改进之一，所述隐身控制信号包括电信号，隐身控制信号的脉冲形状包括非归零矩形脉冲；输入光信号包括高斯脉冲信号；输出光信号为与输入光信号相同形状的脉冲信号。

作为上述技术方案的改进之一，所述自适应线路型光学时域隐身器包括：控制模块、电源模块、第一分光器、可调谐激光器、第一光监控单元、第二分光器、光强度调制器、第一光放大器、第一光耦合器、第一周期极化铌酸锂、第一可调滤波器、第二光耦合器、第二可调滤波器、第二周期极化铌酸锂、第二光放大器、第三分光器和第二光监控单元；

第一分光器位于光学时域隐身器的输入端，第三分光器位于光学时域隐身器的输出端，隐身控制信号输入至光强度调制器；

第一分光器与第一光放大器通信连接，第一光放大器与第一光耦合器通信连接，第一光耦合器与第一周期极化铌酸锂通信连接，第一周期极化铌酸锂与第一可调滤波器通信连接，第一可调滤波器与第二光耦合器通信连接；

可调谐激光器与第二分光器通信连接，第二分光器与第二光耦合器通信连接；

第二光耦合器与第二周期极化铌酸锂通信连接，第二周期极化铌酸锂与第二可调滤波器通信连接，第二可调滤波器与第二光放大器通信连接，第二光放大器与第三分光器通信连接；

第一分光器还与第一光监控单元通信连接，控制模块分别与电源模块、可调谐激光器、第一光监控单元、第一光放大器、第一可调滤波器、第二可调滤波器、第二光放大器和第二光监控单元通信连接；

所述第一分光器，用于将输入光信号进行分光，得到第一上支路信号光和第一下支路信号光，将第一上支路信号光发送至第一光监控单元，将第一下支路信号光发送至第一光放大器；

所述第一光监控单元，用于将第一上支路信号光的波长和脉冲的峰值光功率信息发送至控制模块；

所述第一光放大器，用于将第一下支路信号光进行放大，得到第一下支路放大信号光，并将其发送至第一光耦合器，并同时将第一光放大器的增益信息发送至控制模块；

所述可调谐激光器，用于根据控制模块发送的调谐激光器的输出功率的控制指令，输出恒定功率的激光信号，并将其输入至第二分光器；

所述第二分光器，用于将输入的激光信号进行分光，得到第二上支路信号光和第二下支路信号光，将第二上支路信号光输入至第二光耦合器，将第二下支路信号光输入至光强度调制器；

所述光强度调制器，用于根据输入的隐身控制信号，对输入的第二下支路信号光进行光强度调制，得到第二下支路控制信号光，并将其输入至第一光耦合器；

所述第一光耦合器，用于将第一下支路放大信号光与第二下支路控制信号光进行耦合，并将其输入至第一周期极化铌酸锂；

所述第一周期极化铌酸锂，用于使第二下支路控制信号光在其中传播发生倍频效应，产生第一倍频光；第一倍频光与第一下支路放大信号光发生差频效应，产生第一闲频光，此时，第一周期极化铌酸锂输出第一倍频光、第一闲频光，第二下支路控制信号光和第一下支路放大信号光四路光信号，并将四路光信号输入至第一可调滤波器；

所述第一可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号、可调谐激光器的波长信息，计算出第一闲频光的波长，并发送控制指令至第一可调滤波器，将第一可调滤波器的中心波长设置为第一闲频光的波长，将第一闲频光过滤出来，并将第一闲频光输入至第二光耦合器；

所述第二光耦合器，用于将第二上支路信号光与第一闲频光进行耦合，并将其输入至第二周期极化铌酸锂；

所述第二周期极化铌酸锂，用于对第二上支路信号光发生倍频效应，产生第二倍频光；第二倍频光与第一闲频光发生差频效应，产生第二闲频光；此时，第二周期极化铌酸锂输出第二倍频光、第二闲频光、第二上支路信号光和第一闲频光四路光信号，并将四路光信号输入至第二可调滤波器；

所述第二可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号的波长信息，发送控制指令至第二可调滤波器，将第二可调滤波器的中心波长设置为第二闲频光的波长，将第二闲频光过滤出来，并将第二闲频光输入至第二光放大器；

所述第二光放大器，用于将输入的第二闲频光进行放大，得到第二闲频光的放大信号，并将其输入至第三分光器；

所述第三分光器，用于对第二光放大器输出的第二闲频光的放大信号进行分光，得到第三上支路信号和第三下支路信号；

其中，第三上支路信号与第一上支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；第三下支路信号与第一下支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；

所述控制模块，用于与电源模块、可调谐激光器、第一光监控单元、第一光放大器、第一可调滤波器、第二可调滤波器、第二光放大器和第二光监控单元进行通信，并向上述模块发送对应的控制指令；

所述电源模块，用于将输入电源适配成正常工作所需要的电流或电压。

作为上述技术方案的改进之一，第一上支路信号光的光功率与第一下支路信号光的光功率之比为1:9；第二上支路信号光的光功率与第二下支路信号光的光功率之比为5:5；第三上支路信号的光功率和第三下支路信号的光功率之比为1:9。

作为上述技术方案的改进之一，将第二下支路控制信号光的振幅、第一下支路放大信号光的振幅分别描述为E_p、E_s，则第一闲频光的振幅E_i满足下式：

其中，*表示共轭；R是一个常数；

假设可调谐激光器的角频率为w_p，输入光信号的角频率为w_s，第一周期极化铌酸锂产生的第一闲频光的角频率为w_i1，则有以下关系式：

w_s＝2w_p-w_i1 (2)

作为上述技术方案的改进之一，第二闲频光的振幅E_i′满足下式：

(3)式中，*表示共轭；R′是一个常数；E_p′为第二上支路信号光的振幅，为常数；E_s′为第一闲频光的振幅；

将第二分光器的第二上支路信号光的角频率描述为则/>w_p为可调谐激光器的角频率；所述第一周期极化铌酸锂产生的第一闲频光的角频率为w_i1；第二周期极化铌酸锂发生级联倍频差频效应产生的闲频光的角频率为第二闲频光的角频率w_i2，则有以下关系：

由于对比公式(3)和(4)，得出w_i2＝w_s，第二闲频光的角频率与输入光信号的角频率相等。

本发明还提供了一种透明、自适应线路型光学时域隐身方法，所述方法包括：

将输入光信号输入至光学时域隐身器，隐身控制信号对所述输入光信号进行控制隐身，并将隐身后的信号作为输出光信号，从光学时域隐身器的输出端输出；光学时域隐身器为上述自适应线路型光学时域隐身器。

作为上述技术方案的改进之一，所述方法具体包括：

第一分光器将输入光信号进行分光，得到第一上支路信号光和第一下支路信号光，将第一上支路信号光发送至第一光监控单元，将第一下支路信号光发送至第一光放大器；第一光监控单元将第一上支路信号光的波长、脉冲峰值光功率信息发送至控制模块；第一光放大器将第一下支路信号光进行放大，得到第一下支路放大信号光，并将其发送至第一光耦合器；

可调谐激光器根据控制模块发送的调谐激光器的输出功率的控制指令，输出恒定功率的激光信号，并将其输入至第二分光器；第二分光器将输入的激光信号进行分光，得到第二上支路信号光和第二下支路信号光，将第二上支路信号光输入至第二光耦合器，将第二下支路信号光输入至光强度调制器；光强度调制器根据输入的隐身控制信号，对输入的第二下支路信号光进行光强度调制，得到第二下支路控制信号光，并将其输入至第一光耦合器；

第一光耦合器将第一下支路放大信号光与第二下支路控制信号光进行耦合，并将其输入至第一周期极化铌酸锂；在周期极化铌酸锂中传输过程中，第二下支路控制信号光发生倍频效应，产生第一倍频光；第一倍频光再与第一下支路放大信号光发生差频效应，产生第一闲频光。此时，第一周期极化铌酸锂输出第一倍频光、第一闲频光，第二下支路控制信号光和第一下支路放大信号光四路光信号，并将四路光信号输入至第一可调滤波器；第一可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号的波长和可调谐激光器的波长信息，计算出第一闲频光的波长，并发送控制指令至第一可调滤波器，将第一可调滤波器的中心波长设置为第一闲频光的波长，将第一闲频光过滤出来，并将第一闲频光输入至第二光耦合器；

第二光耦合器将第二上支路信号光与第一闲频光进行耦合，并将其输入至第二周期极化铌酸锂；第二周期极化铌酸锂对第二上支路信号光发生倍频效应，产生第二倍频光；第二倍频光与第一闲频光发生差频效应，产生第二闲频光；此时，第二周期极化铌酸锂输出第二倍频光、第二闲频光、第二上支路信号光和第一闲频光四路光信号，并将四路光信号输入至第二可调滤波器；所述第二可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号的波长信息，发送控制指令至第二可调滤波器，将第二可调滤波器的中心波长设置为第二闲频光的波长，将第二闲频光过滤出来，并将第二闲频光输入至第二光放大器；

第二光放大器将输入的第二闲频光进行放大，得到第二闲频光的放大信号，并将其输入至第三分光器；

第三分光器对第二光放大器输出的第二闲频光的放大信号进行分光，得到第三上支路信号和第三下支路信号；

其中，第三上支路信号与第一上支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；第三下支路信号与第一下支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明的隐身器可以根据传输链路的安全等级设置不同的隐身规则，可以按照用户的权限控制是否将信息发送给用户或者对用户隐身，提高通信的安全性。与现有的信号源型隐身装置相比，自适应线路型时域隐身器的部署更加灵活，并且具有实现简单、结构紧凑、体积小和易于集成的优点；

2、本发明的隐身器可以灵活部署在传输链路的任何位置，实现对输出信号时域隐身同时，不改变传输链路信号的光波长、脉冲形状和光功率，对物理层具有透明特性，并且实现对物理层透明的功能是本装置自适应匹配，不需要人为手动设置。

附图说明

图1是本发明的一种透明、自适应线路型光学时域隐身器的结构示意图；

图2是图1的本发明的一种透明、自适应线路型光学时域隐身器的具体结构示意图；

图3(A)是图2中的光学时域隐身器中的节点A处对应的波形图；

图3(B)是图2中的光学时域隐身器中的节点B处对应的波形图；

图3(C)是图2中的光学时域隐身器中的节点C处对应的波形图；

图3(D)是图2中的光学时域隐身器中的节点D处对应的波形图；

图3(E)是图2中的光学时域隐身器中的节点E处对应的波形图；

图3(F)是图2中的光学时域隐身器中的节点F处对应的波形图；

图3(G)是图2中的光学时域隐身器中的节点G处对应的波形图。

具体实施方式

现结合附图和实例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种透明、自适应线路型光学时域隐身器，该光学时域隐身器可以灵活部署在需要时域隐身的链路上，不需要在发送端或接收端进行额外设置；并且还可以自动匹配输入光信号和输出光信号脉冲形状、波长和功率，使得发送端和接收端都察觉不到在链路中间接入本发明的装置，因此本发明的装置对链路而言是透明的，匹配过程不需要人员的人为手动设置，因此本发明的装置具有自适应功能。此外，本发明的装置具有实现简单、体积小和易于集成的优点。

本发明提供了一种透明、自适应线路型光学时域隐身器，所述光学时域隐身器具有一路输入光信号、一路输出光信号和一路隐身控制信号。所述隐身控制信号对所述输入光信号进行控制隐身，并将隐身后的信号作为所述输出光信号输出。

所述自适应透明光学时域隐身器的隐身控制信号可以是光信号或者电信号，应理解为任何具有上述特征的器件或者系统都属于本发明所述自适应透明光学时域隐身器。

附图2中的A、B、C、D、E、F、G各个节点处对应的波形图对应地为图3(A)、3(B)、3(C)、3(D)、3(E)、3(F)、3(G)所示。

在本实施例中，所述输入光信号为高斯脉冲信号，如附图3(A)所示；隐身控制信号为电信号，隐身控制信号的脉冲形状为非归零矩形脉冲，如附图3(B)所示。并且所述输入光信号与所述隐身控制信号时钟同步，同步周期为T；输出光信号为与输入光信号相同形状的脉冲信号。所述隐身控制信号对应的码元为“0101”，输入信号为“0011”，下文周期序号的标识从右往左，即0-T时间对应第四个周期。

所述第一周期极化铌酸锂和第二周期极化铌酸锂具有相同的物理参数，发生倍频效应的准相位匹配波长相同。所述可调谐激光器的波长设置为所述周期极化铌酸锂发生倍频效应的准相位匹配波长。所述输入信号光的波长在所述周期极化铌酸锂发生差频效应准相位匹配波长范围内。

如图1和2所示，所述自适应线路型光学时域隐身器包括：

控制模块、电源模块、第一分光器、可调谐激光器、第一光监控单元、第二分光器、光强度调制器、第一光放大器、第一光耦合器、第一周期极化铌酸锂、第一可调滤波器、第二光耦合器、第二可调滤波器、第二周期极化铌酸锂、第二光放大器、第三分光器和第二光监控单元；

第一分光器位于光学时域隐身器的输入端，第三分光器位于光学时域隐身器的输出端，隐身控制信号输入至光强度调制器；

第一分光器与第一光放大器通信连接，第一光放大器与第一光耦合器通信连接，第一光耦合器与第一周期极化铌酸锂通信连接，第一周期极化铌酸锂与第一可调滤波器通信连接，第一可调滤波器与第二光耦合器通信连接；

可调谐激光器与第二分光器通信连接，第二分光器与第二光耦合器通信连接；

第二光耦合器与第二周期极化铌酸锂通信连接，第二周期极化铌酸锂与第二可调滤波器通信连接，第二可调滤波器与第二光放大器通信连接，第二光放大器与第三分光器通信连接；

第一分光器还与第一光监控单元通信连接，控制模块分别与电源模块、可调谐激光器、第一光监控单元、第一光放大器、第一可调滤波器、第二可调滤波器、第二光放大器和第二光监控单元通信连接；

所述第一分光器，用于将输入光信号进行分光，得到第一上支路信号光和第一下支路信号光，将第一上支路信号光发送至第一光监控单元，将第一下支路信号光发送至第一光放大器；其中，第一上支路信号光的光功率与第一下支路信号光的光功率之比为1:9；

所述第一光监控单元，用于将第一上支路信号光的波长和脉冲的峰值光功率信息发送至控制模块；其中，第一上支路信号光的波长等于输入光信号的波长；

所述第一光放大器，用于将第一下支路信号光进行放大，得到第一下支路放大信号光，并将其发送至第一光耦合器，并同时将第一光放大器的增益信息发送至控制模块；

所述可调谐激光器，用于根据控制模块发送的调谐激光器的输出功率的控制指令，输出恒定功率的激光信号，并将其输入至第二分光器；其中，可调谐激光器的输出功率受所述控制模块控制，在所述控制模块控制下，所述可调谐激光器输出恒定的输出功率的激光信号；

所述第二分光器，用于将输入的激光信号进行分光，得到第二上支路信号光和第二下支路信号光，将第二上支路信号光输入至第二光耦合器，将第二下支路信号光输入至光强度调制器；其中，第二上支路信号的光功率与第二下支路信号的光功率之比为5:5；

所述光强度调制器，用于根据输入的隐身控制信号，对输入的第二下支路信号光进行光强度调制，得到第二下支路控制信号光，并将其输入至第一光耦合器；其中，所述第二分光器的第二下支路光信号受所述隐身控制信号的调制后时域波形如附图3(C)所示。

所述第一光耦合器，用于将第一下支路放大信号光与第二下支路控制信号光进行耦合，并将其输入至第一周期极化铌酸锂；

所述第一周期极化铌酸锂，用于使第二下支路控制信号光在其中传播发生倍频效应，产生第一倍频光；第一倍频光与第一下支路放大信号光发生差频效应，产生第一闲频光，此时，第一周期极化铌酸锂输出第一倍频光、第一闲频光，第二下支路控制信号光和第一下支路放大信号光四路光信号，并将四路光信号输入至第一可调滤波器；

将第二下支路控制信号光的振幅、第一下支路放大信号光的振幅分别描述为E_p、E_s，则第一闲频光的振幅E_i满足下式：

(1)式中，*表示共轭；R是一个常数；

在所述第一周期极化铌酸锂的信号传输过程中，由于可调谐激光器的波长符合第一周期极化铌酸锂发生倍频准相位匹配条件，当所述第二下支路控制信号光为高电平时，即所述光强度调制器输出光有光功率输出时，强度调制器输出光将发生倍频效应产生第一倍频光。由于所述输入信号光的波长在所述第一周期极化铌酸锂发生差频效应的准相位匹配波长范围内，所以当有第一倍频光产生、且输入信号有光功率时，将在所述第一周期极化铌酸锂中发生差频效应，产生第一闲频光。

当输入光强度调制器的隐身控制信号在隐身窗口内为高电平时，由于R和E_p都是常数，的振幅为常数，所以E_i的振幅与E_s一样是高斯脉冲，所以本发明的隐身器不改变输入光信号的脉冲形状，对输入光信号的脉冲形状是透明的；

当输入隐身控制信号在隐身窗口内为低电平时，无论E_s是否有光输入，E_i均没有光输出。

隐身控制信号的第二、四周期为低电平，对应隐身开关打开的情况，输入信号将被隐身；

隐身控制信号的第一和第三周期为高电平，对应隐身开关打开的情况，此时如果有输入信号，则输出与输入信号一样的脉冲波形。所述第一周期极化铌酸锂产生的闲频光的时域波形如附图3(E)所示。

假设可调谐激光器的角频率为w_p，输入光信号的角频率为w_s，第一周期极化铌酸锂产生的第一闲频光的角频率为w_i1，则有以下关系式：

w_s＝2w_p-w_i1 (2)

所述第一可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号、可调谐激光器的波长信息，计算出第一闲频光的波长，并发送控制指令至第一可调滤波器，将第一可调滤波器的中心波长设置为第一闲频光的波长，将第一闲频光过滤出来，并将第一闲频光输入至第二光耦合器；

所述第二光耦合器，用于将第二上支路信号光与第一闲频光进行耦合，并将其输入至第二周期极化铌酸锂；其中，第二上支路信号为恒定的输出功率的激光信号；

所述第二周期极化铌酸锂，用于对第二上支路信号光发生倍频效应，产生第二倍频光；第二倍频光与第一闲频光发生差频效应，产生第二闲频光；此时，第二周期极化铌酸锂输出第二倍频光、第二闲频光、第二上支路信号光和第一闲频光四路光信号，并将四路光信号输入至第二可调滤波器；

第二周期极化铌酸锂产生的第二闲频光的振幅E_i′满足下式：

(3)式中，*表示共轭；R′是一个常数；E_p′为第二上支路信号光的振幅，为常数；E_i为第一闲频光的振幅；第二分光器的第二上支路信号光是功率恒定的激光信号，因此，E_p′是常数，因此，E_i′与E_i时域波形相同，如附图3(F)所示。

由于所述第二分光器的第二上支路信号光是恒定功率的激光信号，如附图3(D)所示，在所述第二周期极化铌酸锂中始终发生倍频效应产生第二倍频光。当所述第一可调滤波器的输出有光功率，所述第二倍频光将与第一可调滤波器的输出光(即第一闲频光)发生差频效应产生第二闲频光。

第二分光器的第二上支路信号的角频率 w_p为可调谐激光器的角频率；所述第一周期极化铌酸锂产生的第一闲频光的角频率为w_i1；第二周期极化铌酸锂发生级联倍频差频效应产生的闲频光的角频率为第二闲频光的角频率w_i2，则有以下关系：

由于通过对比(3)和(4)，得出w_i2＝w_s，即可以得出第二周期极化铌酸锂产生的第二闲频光的角频率w_i2与输入光信号的角频率相等。

因此，在图3(E)和(F)所示的时域信号波形相同，但是承载的波长不同。附图3(F)所示的点信号光波长与输入信号光波长一样，因此，本发明的隐身器对输入光信号的波长是透明的。所述控制模块通过第一光监控单元提供的输入光信号的波长的信息，调节第二可调滤波器的中心波长，将所述第二周期极化铌酸锂产生的第二闲频光过滤出来。

所述第二光放大器，用于将输入的第二闲频光进行放大，得到第二闲频光的放大信号，并将其输入至第三分光器；

其中，由于第一周期极化铌酸锂和第二周期极化铌酸锂的转换效率不为100％，因此，第二可调滤波器输出的第二闲频光的光功率低于输入光信号，因此，需要对第二可调滤波器输出的第二闲频光进行放大。

所述第三分光器，用于对第二光放大器输出的第二闲频光的放大信号进行分光，得到第三上支路信号和第三下支路信号；

其中，第三上支路信号与第一上支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；第三下支路信号与第一下支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；

第二可调滤波器输出光通过第三分光器分成上、下支路，上、下支路的光功率比例为1:9。

其中，第三下支路信号作为输出信号光，第三上支路信号发送至第二光监测单元，第三上支路信号通过所述第二光监控单元监测，并将输出信号脉冲的峰值光功率信息发送给控制模块，所述控制模块通过第一光监控单元和第二光监控单元提供的光功率峰值调节第二光放大器的增益信息，使得输出信号光的峰值光功率与输入信号的峰值光功率相等，因此，本发明的隐身器对于输入光信号的脉冲峰值光功率是透明的。当然，也可以提高第二光放大器的增益实现对输入光信号进行放大效果。第二光放大器进行放大只对光信号放大，不改变信号波形，因此输出信号如附图3(G)所示。

其中，图3(A)至图3(G)中，横坐标均表示为时间周期；纵坐标均表示为幅度；

针对本发明的光学时域隐身器的各个部件，给出如下解释：

所述控制模块负责控制所述自适应透明光学时域隐身器各模块协调工作，与可调谐激光器、第一光监控单元、第一光放大器、第一可调滤波器、第二可调滤波器、第二光放大器和第二光监控单元进行通信，向上述模块发送对应的控制指令。

所述电源是电源适配器，用于将输入电源适配成适合本发明的自适应透明光学时域隐身器工作的电流或电压。

所述第一分光器、第二分光器和第三分光器均为分光器，该分光器是将一路输入光按一定功率比例分成两路输出光，两路输出光与输入光具有相同的波长、脉冲形状。

所述可调谐激光器是波长可调谐、输出恒定光功率的激光器。

所述第一光监控单元和第二光监控单元均是对输入光信号的峰值光功率、波长进行监测，并将对应的峰值光功率、波长的信息输出至控制模块，并利用控制模块对其进行调节和控制。

所述光强度调制器是受输入驱动电流或者电压驱动，对输入的光信号强度进行调制。所述光强度调制器包含但不限于马赫增德尔调制器。

所述第一光放大器和第二光放大器均为光放大器，该光放大器是电注入光学放大器。所述光放大器包含但不限于半导体光放大器。

所述第一光耦合器和第二光耦合器均为光耦合器，该光耦合器是两个输入光端口、一个输出光端口的无源光学器件，将所述两个输入光耦合成一路输出光。

所述第一周期极化铌酸锂和第二周期极化铌酸锂均是铌酸锂晶体。

所述第一可调滤波器和第二可调滤波器均是可调滤波器，该可调滤波器是中心波长可调谐的光学滤波器，包含但不限于高斯滤波器。

本发明还提供了一种透明、自适应线路型光学时域隐身方法，所述方法包括：

将输入光信号输入至光学时域隐身器，隐身控制信号对所述输入光信号进行控制隐身，并将隐身后的信号作为输出光信号，从光学时域隐身器的输出端输出；光学时域隐身器为上述自适应线路型光学时域隐身器。

具体地，所述方法具体包括：

第一分光器将输入光信号进行分光，得到第一上支路信号光和第一下支路信号光，将第一上支路信号光发送至第一光监控单元，将第一下支路信号光发送至第一光放大器；第一光监控单元将第一上支路信号光的波长、脉冲峰值光功率信息发送至控制模块；第一光放大器将第一下支路信号光进行放大，得到第一下支路放大信号光，并将其发送至第一光耦合器；

可调谐激光器根据控制模块发送的调谐激光器的输出功率的控制指令，输出恒定功率的激光信号，并将其输入至第二分光器；第二分光器将输入的激光信号进行分光，得到第二上支路信号光和第二下支路信号光，将第二上支路信号光输入至第二光耦合器，将第二下支路信号光输入至光强度调制器；光强度调制器根据输入的隐身控制信号，对输入的第二下支路信号光进行光强度调制，得到第二下支路控制信号光，并将其输入至第一光耦合器；

第一光耦合器将第一下支路放大信号光与第二下支路控制信号光进行耦合，并将其输入至第一周期极化铌酸锂；在周期极化铌酸锂中传输过程中，第二下支路控制信号光发生倍频效应，产生第一倍频光；第一倍频光再与第一下支路放大信号光发生差频效应，产生第一闲频光。此时，第一周期极化铌酸锂输出第一倍频光、第一闲频光，第二下支路控制信号光和第一下支路放大信号光四路光信号，并将四路光信号输入至第一可调滤波器；第一可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号的波长和可调谐激光器的波长信息，计算出第一闲频光的波长，并发送控制指令至第一可调滤波器，将第一可调滤波器的中心波长设置为第一闲频光的波长，将第一闲频光过滤出来，并将第一闲频光输入至第二光耦合器；

第二光耦合器将第二上支路信号光与第一闲频光进行耦合，并将其输入至第二周期极化铌酸锂；第二周期极化铌酸锂对第二上支路信号光发生倍频效应，产生第二倍频光；第二倍频光与第一闲频光发生差频效应，产生第二闲频光；此时，第二周期极化铌酸锂输出第二倍频光、第二闲频光、第二上支路信号光和第一闲频光四路光信号，并将四路光信号输入至第二可调滤波器；所述第二可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号的波长信息，发送控制指令至第二可调滤波器，将第二可调滤波器的中心波长设置为第二闲频光的波长，将第二闲频光过滤出来，并将第二闲频光输入至第二光放大器；

第二光放大器将输入的第二闲频光进行放大，得到第二闲频光的放大信号，并将其输入至第三分光器；

第三分光器对第二光放大器输出的第二闲频光的放大信号进行分光，得到第三上支路信号和第三下支路信号；

其中，第三上支路信号与第一上支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；第三下支路信号与第一下支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率，即输入光信号与输出光信号具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种透明、自适应线路型光学时域隐身器，其特征在于，所述光学时域隐身器具有一路输入光信号、一路输出光信号和一路隐身控制信号；

所述输入光信号输入至光学时域隐身器，隐身控制信号对所述输入光信号进行控制隐身，并将隐身后的信号作为输出光信号输出；

所述隐身控制信号包括电信号，隐身控制信号的脉冲形状包括非归零矩形脉冲；输入光信号包括高斯脉冲信号；输出光信号为与输入光信号相同形状的脉冲信号；

所述自适应线路型光学时域隐身器包括：控制模块、电源模块、第一分光器、可调谐激光器、第一光监控单元、第二分光器、光强度调制器、第一光放大器、第一光耦合器、第一周期极化铌酸锂、第一可调滤波器、第二光耦合器、第二可调滤波器、第二周期极化铌酸锂、第二光放大器、第三分光器和第二光监控单元；

第一分光器位于光学时域隐身器的输入端，第三分光器位于光学时域隐身器的输出端，隐身控制信号输入至光强度调制器；

第一分光器与第一光放大器通信连接，第一光放大器与第一光耦合器通信连接，第一光耦合器与第一周期极化铌酸锂通信连接，第一周期极化铌酸锂与第一可调滤波器通信连接，第一可调滤波器与第二光耦合器通信连接；

可调谐激光器与第二分光器通信连接，第二分光器与第二光耦合器通信连接；

第二光耦合器与第二周期极化铌酸锂通信连接，第二周期极化铌酸锂与第二可调滤波器通信连接，第二可调滤波器与第二光放大器通信连接，第二光放大器与第三分光器通信连接；

第一分光器还与第一光监控单元通信连接，控制模块分别与电源模块、可调谐激光器、第一光监控单元、第一光放大器、第一可调滤波器、第二可调滤波器、第二光放大器和第二光监控单元通信连接；

所述第一分光器，用于将输入光信号进行分光，得到第一上支路信号光和第一下支路信号光，将第一上支路信号光发送至第一光监控单元，将第一下支路信号光发送至第一光放大器；

所述第一光监控单元，用于将第一上支路信号光的波长和脉冲的峰值光功率信息发送至控制模块；

所述第一光放大器，用于将第一下支路信号光进行放大，得到第一下支路放大信号光，并将其发送至第一光耦合器，并同时将第一光放大器的增益信息发送至控制模块；

所述可调谐激光器，用于根据控制模块发送的调谐激光器的输出功率的控制指令，输出恒定功率的激光信号，并将其输入至第二分光器；

所述第二分光器，用于将输入的激光信号进行分光，得到第二上支路信号光和第二下支路信号光，将第二上支路信号光输入至第二光耦合器，将第二下支路信号光输入至光强度调制器；

所述光强度调制器，用于根据输入的隐身控制信号，对输入的第二下支路信号光进行光强度调制，得到第二下支路控制信号光，并将其输入至第一光耦合器；

所述第一光耦合器，用于将第一下支路放大信号光与第二下支路控制信号光进行耦合，并将其输入至第一周期极化铌酸锂；

所述第一周期极化铌酸锂，用于使第二下支路控制信号光在其中传播发生倍频效应，产生第一倍频光；第一倍频光与第一下支路放大信号光发生差频效应，产生第一闲频光，此时，第一周期极化铌酸锂输出第一倍频光、第一闲频光，第二下支路控制信号光和第一下支路放大信号光四路光信号，并将四路光信号输入至第一可调滤波器；

所述第一可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号、可调谐激光器的波长信息，计算出第一闲频光的波长，并发送控制指令至第一可调滤波器，将第一可调滤波器的中心波长设置为第一闲频光的波长，将第一闲频光过滤出来，并将第一闲频光输入至第二光耦合器；

所述第二光耦合器，用于将第二上支路信号光与第一闲频光进行耦合，并将其输入至第二周期极化铌酸锂；

所述第二周期极化铌酸锂，用于对第二上支路信号光发生倍频效应，产生第二倍频光；第二倍频光与第一闲频光发生差频效应，产生第二闲频光；此时，第二周期极化铌酸锂输出第二倍频光、第二闲频光、第二上支路信号光和第一闲频光四路光信号，并将四路光信号输入至第二可调滤波器；

所述第二可调滤波器的中心波长设置受控制模块控制，控制模块根据输入光信号的波长信息，发送控制指令至第二可调滤波器，将第二可调滤波器的中心波长设置为第二闲频光的波长，将第二闲频光过滤出来，并将第二闲频光输入至第二光放大器；

所述第二光放大器，用于将输入的第二闲频光进行放大，得到第二闲频光的放大信号，并将其输入至第三分光器；

所述第三分光器，用于对第二光放大器输出的第二闲频光的放大信号进行分光，得到第三上支路信号和第三下支路信号；

其中，第三上支路信号与第一上支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；第三下支路信号与第一下支路信号光具有相同的波长、脉冲形状和脉冲峰值光功率；

所述控制模块，用于与可调谐激光器、第一光监控单元、第一光放大器、第一可调滤波器、第二可调滤波器、第二光放大器和第二光监控单元进行通信，并向上述模块发送对应的控制指令；

所述电源模块，用于将输入电源适配成该隐身器正常工作所需要的电流或电压。

2.根据权利要求1所述的透明、自适应线路型光学时域隐身器，其特征在于，第一上支路信号光的光功率与第一下支路信号光的光功率之比为1:9；第二上支路信号光的光功率与第二下支路信号光的光功率之比为5:5；第三上支路信号的光功率和第三下支路信号的光功率之比为1:9。

3.根据权利要求1所述的透明、自适应线路型光学时域隐身器，其特征在于，将第二下支路控制信号光的振幅、第一下支路放大信号光的振幅分别描述为E_p、E_s，则第一闲频光的振幅E_i满足下式：

其中，*表示共轭；R是一个常数；

假设可调谐激光器的角频率为w_p，输入光信号的角频率为w_s，第一周期极化铌酸锂产生的第一闲频光的角频率为w_i1，则有以下关系式：

w_s＝2w_p-w_i1 (2)。

4.根据权利要求1所述的透明、自适应线路型光学时域隐身器，其特征在于，第二闲频光的振幅E_i′满足下式：

其中，*表示共轭；R^′是一个常数；E_p′为第二上支路信号光的振幅，为常数；E_s′为第一闲频光的振幅；

将第二分光器的第二上支路信号光的角频率描述为则/>w_p为可调谐激光器的角频率；所述第一周期极化铌酸锂产生的第一闲频光的角频率为w_i1；第二周期极化铌酸锂发生级联倍频差频效应产生的闲频光的角频率为第二闲频光的角频率w_i2，则有以下关系：

由于对比公式(3)和(4)，得出w_i2＝w_s，第二闲频光的角频率与输入光信号的角频率相等。

5.一种透明、自适应线路型光学时域隐身方法，所述方法包括：

将输入光信号输入至光学时域隐身器，隐身控制信号对所述输入光信号进行控制隐身，并将隐身后的信号作为输出光信号，从光学时域隐身器的输出端输出；光学时域隐身器为上述权利要求1-4中任一所述的自适应线路型光学时域隐身器。