CN114710209B - 一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统及方法。该系统包括脉冲发射装置、矢量分辨器和脉冲信息处理系统；所述脉冲发射装置用于产生矢量倍周期的脉冲信号，并将矢量倍周期脉冲信号传输至矢量分辨器；所述矢量分辨器用于对矢量倍周期的脉冲信号进行矢量分离，分辨两个互相垂直方向上的矢量脉冲信号；所述脉冲信息处理系统用于接收一垂直方向上的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。本发明无需外部信号进行调制，具有流程步骤简单和操作方便的特点。

Description

一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统及方法
技术领域
本发明涉及光信息技术领域，特别是涉及一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统及方法。
背景技术
具有高稳定性的锁模脉冲激光器被广泛地应用于光通信、信息存储等领域。然而，大部分此类脉冲激光器除了必要的泵浦源和光器件外仍需要借助外部信号进行调制，这极大增加了设备结构和使用操作的复杂性，同时提高了设备制造成本，限制了其被广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统及方法，无需外部信号进行调制，具有流程步骤简单和操作方便的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，包括：脉冲发射装置、矢量分辨器和脉冲信息处理系统；
所述脉冲发射装置用于产生矢量倍周期的脉冲信号，并将矢量倍周期脉冲信号传输至矢量分辨器；
所述矢量分辨器用于对矢量倍周期的脉冲信号进行矢量分离，分辨两个互相垂直方向上的矢量脉冲信号；
所述脉冲信息处理系统用于接收一垂直方向上的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
可选地，所述脉冲发射装置包括：激光二极管泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、光耦合输出器和可饱和吸收体；
激光二极管泵浦源与波分复用器的第一输入端、波分复用器的输出端、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、光耦合输出器的输入端、光耦合输出器的第一输出端、可饱和吸收体、波分复用器的第二输入端依次连接，光耦合输出器的第二输出端与矢量分辨器连接；
偏振控制器用于改变光纤双折射和偏振态，引起矢量孤子间的偏振调制和强度调制，产生具有周期性强度调制的矢量孤子脉动。
可选地，所述矢量分辨器为偏振分束器；
所述偏振分束器通过单模光纤与光耦合输出器的第二输出端连接。
可选地，所述脉冲信息处理系统包括：光电探测器、示波器、电脑端脉冲信息处理器；
所述光电探测器用于将接收的矢量脉冲信号转换为电信号传递到示波器；
所述示波器用于记录矢量脉冲信号的循环周期和脉冲强度幅值，并将处理后的矢量脉冲信号传输至电脑端脉冲信息处理器；
电脑端脉冲信息处理器用于分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息方法，适用于所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，包括：
通过脉冲发射装置产生矢量倍周期的脉冲信号；
利用脉冲发射装置的光耦合输出器将矢量倍周期的脉冲信号经过偏振分束器进行矢量分离，将垂直方向上的脉冲信号作为信息载体经过光电探测器转换为电信号并传输到示波器；
示波器读取脉冲信号的循环周期和脉冲强度幅值并将脉冲信号处理为数据传递到电脑端脉冲信息处理系统；
电脑端脉冲信息处理器分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
可选地，所述通过脉冲发射装置产生矢量倍周期的脉冲信号，具体包括：
旋转偏振控制器动态调节激光腔内双折射和偏振态，引起矢量孤子间的偏振调制和强度调制，产生具有周期性强度调制的矢量孤子脉动，即矢量倍周期的脉冲信号。
可选地，所述电脑端脉冲信息处理器分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息，具体包括：
电脑端脉冲信息处理系统将处理后的矢量脉冲信号进行归一化处理；
将大于或等于阈值的脉冲幅值编码为1，将小于阈值的脉冲幅值编码为0；
根据处理后的矢量脉冲信号的脉动周期对编码后的矢量脉冲信号进行分组处理；
根据分组结果确定文字信息。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提供的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统及方法，脉冲发射装置产生矢量周期性孤子脉动，即产生矢量倍周期的脉冲信号；利用矢量分辨器对输出脉冲进行矢量分离，将垂直方向上的矢量脉冲作为信息载体发送至脉冲信息处理系统，通过脉冲信息处理系统识别分析矢量孤子脉动的周期性强度调制，并将其编码为文字信息。本发明结构简单，成本低，脉冲信号仅由脉冲发射装置产生，无需外部信号进行调制。同时，流程步骤简单，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统结构示意图；
图2为本发明所提供的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息方法流程示意图；
图3为具体实施例中电脑端脉冲处理系统显示界面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统及方法，无需外部信号进行调制，具有流程步骤简单和操作方便的特点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统结构示意图，如图1所示，本发明所提供的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，包括：脉冲发射装置10、矢量分辨器20和脉冲信息处理系统30；
所述脉冲发射装置10用于产生矢量倍周期的脉冲信号，并将矢量倍周期脉冲信号传输至矢量分辨器20；
所述矢量分辨器20用于对矢量倍周期的脉冲信号进行矢量分离，分辨两个互相垂直方向上的矢量脉冲信号；
所述脉冲信息处理系统30用于接收一垂直方向上的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
所述脉冲发射装置10包括：激光二极管泵浦源11、波分复用器12、增益光纤13、偏振无关隔离器14、偏振控制器15、光耦合输出器16和可饱和吸收体17；
激光二极管泵浦源11与波分复用器的第一输入端12a、波分复用器的输出端12c、增益光纤13、偏振无关隔离器14、偏振控制器15、光耦合输出器的输入端16a、光耦合输出器的第一输出端16b、可饱和吸收体17、波分复用器的第二输入端12b依次连接，光耦合输出器的第二输出端16c与矢量分辨器20连接；
偏振控制器15用于改变光纤双折射和偏振态，引起矢量孤子间的偏振调制和强度调制，产生具有周期性强度调制的矢量孤子脉动。
所述矢量分辨器20为偏振分束器21；
所述偏振分束器21通过单模光纤与光耦合输出器的第二输出端16c连接。偏振分束器包括：水平方向输出端21b和垂直方向输出端21c；
所述脉冲信息处理系统30包括：光电探测器31、示波器32、电脑端脉冲信息处理器33；
所述光电探测器31用于将接收的矢量脉冲信号转换为电信号传递到示波器32；
所述示波器32用于记录矢量脉冲信号的循环周期和脉冲强度幅值，并将处理后的矢量脉冲信号传输至电脑端脉冲信息处理器33；
电脑端脉冲信息处理器33用于分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
图2为本发明所提供的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息方法流程示意图，如图2所示，本发明所提供的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息方法，适用于所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，包括：
S201，通过脉冲发射装置10产生矢量倍周期的脉冲信号；
S201具体包括：
旋转偏振控制器15动态调节激光腔内双折射和偏振态，引起矢量孤子间的偏振调制和强度调制，产生具有周期性强度调制的矢量孤子脉动，即矢量倍周期的脉冲信号。
即通过调节偏振控制器15就能获得丰富的矢量倍周期孤子脉动现象。
S202，利用脉冲发射装置10的光耦合输出器16将矢量倍周期的脉冲信号经过偏振分束器21进行矢量分离，将垂直方向上的脉冲信号作为信息载体经过光电探测器转换为电信号并传输到示波器32；
S203，示波器32读取脉冲信号的循环周期和脉冲强度幅值并将脉冲信号处理为数据传递到电脑端脉冲信息处理系统30；
S204，电脑端脉冲信息处理器33分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
S204具体包括：
电脑端脉冲信息处理系统30将处理后的矢量脉冲信号进行归一化处理；
将大于或等于阈值的脉冲幅值编码为1，将小于阈值的脉冲幅值编码为0；
根据处理后的矢量脉冲信号的脉动周期对编码后的矢量脉冲信号进行分组处理；
根据分组结果确定文字信息。
作为一个具体的实施例，浙江农林大学的首字母缩略词ZAFU的脉冲表达形式，如图3所示。图3为电脑端脉冲处理系统显示界面，包括有运行状态显示灯41，开始按钮42，停止按钮43，根据脉动周期设定的脉动起止位置44和脉动停止位置45，示波器32上显示脉冲个数46，二进制判定阈值47，经二进制判定并根据脉动周期组合的二进制组合48，对应的信息内容49，归一化处理后的脉冲序列图50，根据判定阈值处理后的二进制0，1序列51(此处为使结果更加明显以0.5幅值表示二进制中的0)。
图3中归一化处理后的脉冲序列图50显示，脉冲序列表现出两种强度脉动周期，包括2次循环周期组成的短周期脉动以及10次循环周期组成的长周期脉动。以归一化后的脉冲强度幅值的0.8为二进制判定阈值，脉冲幅值≥0.8设定为1，脉冲幅值＜0.8设定为0，经此处理后结果显示为二进制0，1序列51。归一化处理后的脉冲序列图50中共139个脉冲峰，二进制0，1序列51对应显示139个0，1编码。以10次循环周期组成的脉动周期作为二进制0，1组合周期。设定此时第4个0，1编码为组合起始位，第13个0，1编码为组合截止位，实现二进制组合48：1010101010。对应信息内容49为ZAFU。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，其特征在于，包括：脉冲发射装置、矢量分辨器和脉冲信息处理系统；
所述脉冲发射装置用于产生矢量倍周期的脉冲信号，并将矢量倍周期脉冲信号传输至矢量分辨器；
所述矢量分辨器用于对矢量倍周期的脉冲信号进行矢量分离，分辨两个互相垂直方向上的矢量脉冲信号；
所述脉冲信息处理系统用于接收一垂直方向上的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，其特征在于，所述脉冲发射装置包括：激光二极管泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、光耦合输出器和可饱和吸收体；
激光二极管泵浦源与波分复用器的第一输入端、波分复用器的输出端、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、光耦合输出器的输入端、光耦合输出器的第一输出端、可饱和吸收体、波分复用器的第二输入端依次连接，光耦合输出器的第二输出端与矢量分辨器连接；
偏振控制器用于改变光纤双折射和偏振态，引起矢量孤子间的偏振调制和强度调制，产生具有周期性强度调制的矢量孤子脉动。
3.根据权利要求2所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，其特征在于，所述矢量分辨器为偏振分束器；
所述偏振分束器通过单模光纤与光耦合输出器的第二输出端连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，其特征在于，所述脉冲信息处理系统包括：光电探测器、示波器、电脑端脉冲信息处理器；
所述光电探测器用于将接收的矢量脉冲信号转换为电信号传递到示波器；
所述示波器用于记录矢量脉冲信号的循环周期和脉冲强度幅值，并将处理后的矢量脉冲信号传输至电脑端脉冲信息处理器；
电脑端脉冲信息处理器用于分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
5.一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息方法，适用于权利要求1-4任一项所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息系统，其特征在于，包括：
通过脉冲发射装置产生矢量倍周期的脉冲信号；
利用脉冲发射装置的光耦合输出器将矢量倍周期的脉冲信号经过偏振分束器进行矢量分离，将垂直方向上的脉冲信号作为信息载体经过光电探测器转换为电信号并传输到示波器；
示波器读取脉冲信号的循环周期和脉冲强度幅值并将脉冲信号处理为数据传递到电脑端脉冲信息处理系统；
电脑端脉冲信息处理器分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息。
6.根据权利要求5所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息方法，其特征在于，所述通过脉冲发射装置产生矢量倍周期的脉冲信号，具体包括：
旋转偏振控制器动态调节激光腔内双折射和偏振态，引起矢量孤子间的偏振调制和强度调制，产生具有周期性强度调制的矢量孤子脉动，即矢量倍周期的脉冲信号。
7.根据权利要求5所述的一种基于矢量倍周期孤子脉动的可编码信息方法，其特征在于，所述电脑端脉冲信息处理器分析处理后的矢量脉冲信号，并将矢量脉冲信号强度幅值调制的周期性编码为文字信息，具体包括：
电脑端脉冲信息处理系统将处理后的矢量脉冲信号进行归一化处理；
将大于或等于阈值的脉冲幅值编码为1，将小于阈值的脉冲幅值编码为0；
根据处理后的矢量脉冲信号的脉动周期对编码后的矢量脉冲信号进行分组处理；
根据分组结果确定文字信息。
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