CN1264297C - 全光纤移位式光脉冲序列压缩－扩展方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种全光纤移位式脉冲序列压缩-扩展方法，在本发明所述的压缩-扩展方法中所采用的对称双环系统具有很强的自我补偿功能，其中包括损耗补偿、相位补偿和疏密补偿；同时，通过调节等效环长可以方便地适用于不同码率及载频的信道；本发明首次实现了通信系统的物理传输在一定程度上可独立于检测控制部分进行自由的调节。

Description

全光纤移位式光脉冲序列压缩-扩展方法

技术领域

本发明涉及的是全光纤移位式光脉冲序列压缩-扩展方法。

背景技术

CCITT(国际电报电话咨询委员会)关于SONET(同步光纤网)和SDH(同步数字系列)所建议的复接方式(G.707-G.709等)是按字插入复接方式，即要求复接时将支路码流每8位一组进行码速变换，由支路码率B₁，变为干路码率B₂以便送入干路分配给该支路的各时隙内，这一过程称为序列压缩过程；反过来，由干路分接入支路时，码流亦有一码速变换问题，即由干路中码率为B₂的每8位一组的阵发码元序列变换为支路中码率为B₁的连续码流，这一过程称为序列扩展。CCITT上述建议所涉及的码速变换一般是通过电的方式实现的。由于电子逻辑器件的响应速度不能满足将来光纤通信网的需要，所以有必要发展全光复接和交换技术，其中包括全光时分复用(OTDM)技术。显然，OTDM技术中一个无法回避的基本单元就是全光码速变换问题。此外，异步传输模式(ATM)亦有一个序列压缩和扩展的问题：干路中每一信元的48字节“净荷”是由支路码流压缩而来，因此发展全光ATM技术也必须首先解决码元序列的全光压缩—扩展问题。

现有OTDM实验系统都是采取按比特插入的复接方法，末见有按字插入OTDM实验系统的报道，而ATM则都是通过电子逻辑器件来实现的。国际上已经报道的光脉冲序列全光压缩-扩展装置是由级联的光纤分束器和各种不同长度的光纤延迟线以及光控光开关构成，其结构复杂，偏差不易控制，难以适应多样的应用环境和系统。

本发明就是针对当前发展OTDM和全光ATM等技术时所需要解决的全光序列压缩-扩展问题提出的一种技术方案。本发明的内容包括光路部分，控制信号生成部分和工作方式部分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全光纤移位式光脉冲序列的压缩-扩展方法。

以下是对本发明所述的压缩-扩展方法进行详细描述，通过以下描述并结合以后的附图，可以清楚地理解本发明。

本发明的具体内容如下。

一、光路部分

本发明光路部分主要技术特征是在所述各种情形中等效环长l_压、l_扩均须满足

其中ν_g是光纤中光脉冲的群速度，B₁是支路码元速率，自然数N为码流的压缩倍数，KN为码流的实际局域压缩比，自然数m为环长与支路码元距离的比。

(1)环长不变情形

最简单的情形如附图1a所示，现以附图2a所示光路为例加以说明。

压缩部分：如附图2a所示，光纤环上带有合路器C和光开关S，支路码流由A端经C进入光纤环，绕行过程中逐渐叠加，由码率为B₁的连续码流变为码率为干路码率B₂＝NB₁的适于干路传输的阵发码流，在控制部分(见“发明内容三(2)”)的驱动下电光开关S将压缩后的码流周期性地输出到B端，注入干路的特定时隙内。

扩展部分：其光路与压缩部分相同。

干路部分时隙内的码率为B₂的阵发码流由A端经C耦合入光纤环，绕行过程中控制信号驱动S(见“发明内容三(3)”)将入环的码流从B端逐渐地耦合出来，恢复原始的支路信号流。详细过程参见“实施例一”。

(2)环长可调情形

最简单的情形如附图1b所示，现以附图2b所示光路为例加以说明。

压缩部分：如图2b所示，在“环长不变情形”光路中加入可变延时线AD，通过调节AD可使等效环长在若干厘米之内变化(时间上约相当于200ps)，其作用是：

a.保证l_压＝l_扩，以降低对环焊制精度的要求；

b.可自由选择“增一”和“减一”两种工作方式；

c.可使同一环适用于不同ν_g和B_支，即不同载频和支路码率的系统；

d.可用于可变的微弱非均匀压缩，使干路码流具有独立于检测控制的保密性；

e.用于非均匀压缩，以便插入系统信息。

扩展部分：光路与压缩部分光路相同。

(3)含光控光开关的压缩环和扩展环光路结构压缩部分：

a.在“环长不变情形2”中将S由光控光开关代替，此时光路结构如图3a所示，8字光纤腔中含合路器C₁，隔离器ISO，分束器C₂，50/50耦合器S₁，非线性晶体NLE，可变延时线AD及将控制信号CT耦合进并耦合出的波分复用器S₂；

支路码流由A端流经C₁入环，经N次叠加后在CT的控制下经S₂逆时针流向C₂，分束后一部分从B端注入干路指定时隙，一部分流向波导隔离器ISO后消失；

b.在“环长可调情形2”中将S取为光控光开关，此时光路结构与“a”中光路的差别是在C₁和ISO之间加一个可变延时线(参见附图3b)；

扩展部分光路(包括a、b两种情形)与压缩部分光路对应相同，差别只在于控制光信号不同(参见附图4a、4b)。

(4)含掺铒光纤放大器(EDFA)的压缩-扩展环光路结构

这一情形要求EDFA使环工作在阀值附近(但低于阀值)。

a.与“环长不变情形”相应，在光路中加一个EDFA以抵消C、S造成的损耗，如附图1c、2c所示。压缩环光路与扩展环光路相同。

b.与“环长可调情形”相应，在光路中加一个可变延迟线AD，如附图1d、2d所示，压缩环光路与扩展环光路相同。

c.与采用光控光开关情形相应：

c1.“环长不变情形”加光控光开关和EDFA：在附图3a所示光路中将ISO换成EDFA；

c2.“环长可调情形”加光控光开关和EDFA：在附图3b所示光路中将ISO换成EDFA；

c3.在情形c1光路中将分束器C₂换成光纤环行器；

c4.在情形c3光路中将C₁和EDFA之间加一个可变延迟线AD。

二、工作方式

压缩环在OTDM和全光ATM中有三种基本工作方式：

(1)支路码率较低时，可采用不改变码元顺序的压缩方式，此时压缩后的序列具有与压缩前序列相同的线路码型，此时亦有均匀和非均匀两种压缩方式；

(2)支路码率很高，但合路给每一支路分配的时隙较长(如全光ATM和按帧插入的OTDM)时，可采取码元交错式均匀压缩方式；

(3)支路码率很高，而合路给支路的时隙又较短时(如按字插入的OTDM)，可采用码元交错式非均匀压缩方式。

扩展环亦有相应的三种工作方式。

实际上实现这三种工作方式之间的转换所需改变的(无论在压缩部分还是在扩展部分)只是等效环长l、控制电信号周期T和控制信号高电平持续时间(脉冲宽度)τ这三个物理量。这些量及本技术中涉及的其它一些通信系统参数须满足下述关系：

(1)l_压＝l_扩，

(2)T_压＝NmT_扩，

(3)τ_压＝Nmτ_扩，

其中B_支＝B₁为支路码率，ν_g为光纤中光脉冲的群速度，自然数N为码流的压缩倍数，KN为码流的实际局域压缩比，自然数m为环长与支路码元距离的比，正实参数K和自然数m与三种工作方式的对应关系如下：

(1)m＞1为码元交错式压缩，其中：

K≠1为K倍非均匀压缩，

K＝1为均匀压缩；

(2)m＝1为保持线路码型压缩，其中：

K≠1为K倍非均匀压缩，

K＝1为均匀压缩。

公式(6)中的+、-号分别与增一工作方式和减一工作方式相对应。

三、电控光开关控制信号的获取

(1)实施的前提条件

A.采取现有按位复接OTDM系统所采取的方式，使支路光信号脉冲在汇接前已足够窄，不至于发生由于进入干路的脉冲过宽而造成的干路信号混叠现象；

B.采取现有按位复接OTDM技术中的定时和同步技术，将支路的局域网时钟信号与干路的骨干网时钟信号前沿对准；

C.采用现有按位复接OTDM技术中所采用的高频逻辑处理器件，包括集成电路，集成波导以及非线性光学器件等。

(2)压缩环控制信号的生成

信号生成方案参见附图5a，控制信号(CT)₁与时间t的关系见附图5b。

(3)扩展环控制信号的生成

信号生成方案参见附图5c，控制信号(CT)₂与时间t的关系见附图5d。

四、光控光开关控制信号的生成

(1)控制信号光源：锁模半导体激光器须满足脉冲重复率＝B2，工作波长为非线性晶体NLE的响应波长，且与数据信号波长不等；其它要求亦与标准NOLM(非线性光纤环形腔镜)要求一致；

(2)压缩控制信号：将原来送入电光开关的压缩控制电信号先送入电光调制器，调制重复率为B₂、由控制信号光源输出的规则光脉冲序列，将调制后的光脉冲序列作为压缩控制信号送入光控光开关作为CT信号；

(3)扩展控制信号：只须将脉宽≤1/(2B₂)、重复率为B1的规则光脉冲序列送入光控光开关作为CT信号即可。

上述(2)、(3)两部分光路中要加一个可变延迟线，以便使控制信号与数据信号同步。与(2)相应的光路为在附图3a、3b所示光路上(L与M之间)加一个光纤可变延迟线AD；与(3)相应的光路如附图4a，4b所示。

附图说明

附图1-4是本发明所述的压缩环与扩展环结构示意图；

附图1a.“环长不变情形1”压缩(扩展)环结构示意图；

附图1b.“环长可调情形1”压缩(扩展)环结构示意图；

附图1c.“环长不变情形1”(含EDFA)压缩(扩展)环结构示意图；

附图1d.“环长可调情形1”(含EDFA)压缩(扩展)环结构示意图；

上述附图中，S为电控光开关，P为合成信号发生器，AD为光纤可变延迟线，EDFA为掺铒光纤放大器，信号流由A端输入、B端输出。

附图2a.“环长不变情形2”压缩(扩展)环结构示意图；

附图2b.“环长可调情形2”压缩(扩展)环结构示意图；

附图2c.“环长不变情形2”(含EDFA)压缩(扩展)环结构示意图；

附图2d.“环长可调情形2”(含EDFA)压缩(扩展)环结构示意图；

上述附图中，C为光纤合路器，其余同附图1。

附图3a.“环长不变情形2”光控压缩环结构示意图；

附图3b.“环长可调情形2”光控压缩环结构示意图；

附图4a.“环长不变情形2”光控扩展环结构示意图；

附图4b.“环长可调情形2”光控扩展环结构示意图；

上述附图中，C₁为光纤合路器，C₂为光纤分束器，ISO为光纤隔离器，S₁为50/50光纤耦合器(工作波长为信号光波长)，S₂为0/100光纤耦合器(工作波长为控制光波长)，NLE为非线性晶体，L为脉冲激光器，M为电光调制器，其余同附图1。

附图5是本发明所述的压缩-扩展方式中生成控制信号CT的方案示意图(5a、5c)和CT与时间t的关系图(5b、5d)；

附图5a.压缩环控制信号生成方案示意图。输入CP为支路时钟信号；

附图5b.压缩环控制信号与时间t的关系图。T₁＝1/B_支为支路时钟脉冲信号周期；

附图5c.扩展环控制信号生成方案示意图。输入CP为干路时钟信号；

附图5d.扩展环控制信号与时间t的关系图。T₂＝1/B_干为干路时钟脉冲信号周期。

具体实施方式

以下是本发明的实施方式，结合上述对本发明的详细描述，可以进一步地理解本发明。

                             实施例一

本实施例以最为简单的方式说明本发明所述的全光纤移位式光脉冲序列压缩-扩展方式。

1.以“环长不变情形2”的均匀压缩情形为例说明压缩环工作原理

由合路器C耦合入环的支路码流到达开关S，如果开关S置于不向环外耦合的状态，码流将在环内不断绕行，如果制作光纤环使等效环长满足

其中N，m为两自然数，由系统设计决定，v_g为光信号在光纤中的群速度，B₁为支路码率；设第一个进入环中的码元为首位码S₁，当S₁再次到达C并前移q/N(q＝v_g/B₁为码元距离)时，支路码流中第m+1个码元S_m+1刚好到达C，因此后续码元将逐个接在S₂，S₃…之后，并且均后移了q/N，当S_m+1再次到达C并前移q/N时，第2m+1个码元S_2m+1刚好由C进入环中，依次类推，当S₁第N次经过C并前移(N-1)q/N时，S_(N-1)m+1刚好到达C，并进入环中，由此开始在S₁之后形成逐渐加长的码率为NB₁的均匀码流。

当S₁第N次到达开关S时，控制信号将S置于向环外耦合状态，将S1及其后续码元(S_m+1，S_2m+1)引到环外，当S_Nm通过S从环中出来后，控制信号刚好将S置于不输出状态，S_mN+1码元及其后续码元将在环中绕行，逐渐形成码率为NB₁的码流，而引出的S₁，S_m+1，S_2m+1，…S₂，S_2m+2，…S_Nm构成干路分配给该支路的第一个时隙中的信号序列，其码率为NB₁。

将S_mN+1视同S₁，重复上述过程，即可输出干路分配给该支路的第二个时隙内的信号序列。控制部分见“发明内容三(2)”。

2.以“环长不变情形2”的均匀压缩情形为例说明扩展环工作原理

扩展环与压缩环光路结构相同，但控制方式不同。当B_干＝B₂＝NB₁的干路码流进入扩展环时，设首位码为S′₁，此时因扩展环等效环长与压缩环等效环长相同，当控制部分{见发明内容三(3)}以周期为1/B₁、宽度为1/B₂的规则周期信号(CT)₂将开关S置于向环外耦合状态时，正好逐个将S′₁，S′_N+1，S′_2N+1…输出环外，这个输出正对应于原始的S₁，S₂，S₃…支路码流，从而保持了原支路码流所载信息不变。

3.“增一工作方式”与“组合工作方式”

前述各种工作方式皆属“减一”工作方式，即光纤环等效长度取

$l=(m-\frac{1}{\mathrm{KN}})v_g\frac{1}{B_1}.$ 如果取 $l=(m+\frac{1}{\mathrm{KN}})v_g\frac{1}{B_1},$ 则会出现Sm+1排在S₁之前，S_2m+1排在S_m+1之前……的情形。只要l_压＝l_扩＝l，同样可实现“减一”工作方式所能实现的各种功能。此为“增一”工作方式。“增一”工作方式的控制部分与“减一”工作方式相同。

组合工作方式：当取减一方式压缩、增一方式扩展或相反时，可实现序列码元顺序的一些重排功能(包括倒置)；等等。此时控制部分分别与“增一”或“减一”工作方式相同。

在本发明所述的全光纤移位式光脉冲序列压缩一扩展方式中，研究人员还对以下问题进行了研究：

A.关于非均匀压缩-扩展及环长偏差的自我补偿问题

1.非均匀压缩

当K＞1时，压缩为非均匀的，即最终输入干路某时隙的码元序列并不是均匀地占有该时隙的，而是集中在该时隙的前部(减一工作方式)或集中在该时隙的后部(增一工作方式)。实现这一非均匀压缩的控制方式与K＝1时的均匀压缩控制方式相同。

2.非均匀压缩的扩展

只须取l_扩＝l_压，即K_扩＝K_压，此扩展控制方式与均匀压缩时的扩展控制方式完全相同，即可重新获得该支路原始的连续信息流，并同时恢复其均匀性。

3.环长偏差的自我补偿

对于前述多类不含AD(可变延时线)的环，由于焊接精度有限，只能保证环长误差Δl≤1mm，因此，很难获得精确满足 的环。而且，当气温改变时，环长亦随之发生变化，因此环长偏离l_等效是普遍存在的。

不过，考虑到对于任意K≥1，只要l_压＝l_扩，皆可正确恢复支路信息流，因此可将环长误差Δl视为由K的一个变化ΔK引起的，即：

因此只要l_压′＝l_扩′即可。由于控制部分与K无关，因此完全不受环长偏差的影响。

a.焊制问题：可在批量生产中挑出一对对环长近似相等的，此时精度自然大为提高；

b.温度效应问题：l_压、l_扩不宣过长，同时保证实施压、扩的两点工作在同一温度下。

B.关于对孤子信号流进行码速变换的问题

孤子通信系统属于强度调制-直接检测(IM/DD)的脉冲数字通信系统，因此本方案可用于对孤子信号流进行码速变换。由于孤子脉冲在相互靠近时会发生规律极为复杂的非线性排斥、吸引作用，近年来国际上许多研究者提出了一系列减弱孤子相互作用的方法，其中最为简单、有效的两个方法是以不等振幅的孤子脉冲、或不等相位的孤子脉冲相间传输。然而，这两个方法在实行时仍然是复杂的。目前这方面的工作基本上只停留在计算机模拟的阶段。

将本发明用于孤子码流的变换时，恰能自然实现不等幅，不等相孤子的相间传输，因而自然地利用了十余年来孤子码流动力学演化的研究结果，将本来有消极作用的光路损耗和附加光程变为可减弱孤子码元间的相互作用以增大干路码率的积极因素。其具体过程如下：

a.损耗问题

在压缩阶段，由于首先入环的m个码元须绕行N-1周加半周才出环，而最后入环的m个码元只须绕行半周即可出环，因此相邻的孤子码元由于绕行周数不同因而损耗不同，导致振幅不同，即在干路中的相邻孤子码元的振幅是不同的。

在扩展阶段，压缩时绕行周数多的正好先耦合出环，因而损耗小；压缩时绕行周数最少的最后出环，因而损耗最大。故进入支路时振幅的差异又得到了相应的补偿。

b.相位问题

如果不考虑光孤子源的啁啾问题，光孤子序列中每一个孤子的初相位可以取为相等的常数。当处于首位的码元S₁传输了l_等效距离重新回到环的端点时，S₁较刚刚入环的S_m+1有一个附加相位Δφ；同理可知S_m+1较S_2m+1亦有一附加相位Δφ，等等。

标准光纤孤子(非线性薛定谔方程单孤子解)可写为：

$q(T,Z)=\mathrm{\η}\mathrm{sech}\mathrm{\ηT}{e}^{2^{{\mathrm{\η}}^{2}Z}},$

若取η≈1，易知Δφ≈l_等效/2，注意此处l_等效的单位是光纤的无量纲化单位长度。就现有色散位移光纤而言20ps脉冲所对应的Z＝1相当于100km。由于l_等效一般在10m量级，故Δφ-5×10^-5，因此只要环不是太大，或脉冲不是太窄，初相差Δφ可以略去。

另一方面，由于相邻孤子的振幅不同，导致孤子在干路远距离传输的过程中产生一相位差。同样对20ps脉宽孤子而言，由于Δη～0.1(对于不含EDFA的装置)，Δ(1/2η²)～0.1，而系统总长度L_T～10²-10³，因此(Δφ)_演化～10-10²，即演化过程中相邻不等幅孤子之间的相位差要在0到2π之间变化一次到十余次，这会有效地减弱相邻孤子间的相互作用，因此可以适当增加干路孤子的宽度，从而可增加干路光放大器的间距——这就在一定程度上缓解了孤子通信系统设计时光放大器间距过小的困难。

本发明所述的全光纤移位式光脉冲序列压缩和扩展方式的技术特征可归纳如下：

(1)本发明的压缩方式之一是利用含电光开关的光纤环和控制电光开关的合成信号发生器，通过移位叠加技术实现信号流在时域的压缩。移位叠加技术是指选取光纤环等效环长为

其中N、m为自然数，ν_g为光脉冲的群速度，B_支为支路码速率，控制用电脉冲周期为

宽度为

高电平时电光开关处于异向耦合状态。

(2)本发明的压缩方式之二是利用含电光开关和光合路器的光纤环和控制电光开关用合成信号发生器，通过移位叠加技术实现信号流在时域的压缩。移位叠加技术是指选取光纤延迟环等效环长为

其中实参数K大于1。选取合成信号发生器信号周期如(F2)式，宽度如(F3)式，高电平时电光开关处于异向耦合状态。

(3)本发明的压缩方式之三是利用含光合路器、光分束器、波导隔离器、可变延迟线和波分复用器以及非线性晶体等器件的8字形光纤延迟腔和控制非线性晶体瞬时折射率的控制光脉冲流，通过移位叠加技术实现信号流在时域的压缩。移位叠加技术是指选取8字腔等效腔长如(F4)式，控制光脉冲流由波长为所用非线性晶体的响应波长(不同于信号流波长)、占空比和位周期与压缩后的序列的占空比和位周期相同的规则光脉冲流通过电光调制器生成，电光调制器由合成信号发生器控制，合成信号发生器的信号周期如(F2)式，宽度如(F3)式。高电平时电光调制器处于通光状态。

(4)本发明的扩展方式之一是利用含电光开光的光纤环和控制电光开关的合成信号发生器通过移位捡出技术实现信号流在时域的扩展。移位捡出技术是指选取光纤环等效腔长为

其中N、m为自然数，先取控制用合成信号发生器信号周期为

宽度为

(5)本发明的扩展方式之二是利用含电光开关和光合路器的光纤环和控制电光开关用合成信号发生器，通过移位捡出技术实现信号流在时域的扩展。移位捡出技术是指选取光纤环等效腔长为

其中实参数K大于1；选取合成信号发生器信号周期如(F6)，宽度如(F7)式。

(6)本发明的扩展方式之三是利用含可变延迟线、光合路器、光分束器、波导隔离器和波分复用器以及非线性晶体等器件的8字形光纤腔和控制非线性晶体瞬时折射率的控制光脉冲流，通过移位捡出技术实现信号流在时域的扩展。移位捡出技术是指选取8字腔等效腔长如(F8)式，控制光脉冲流由规则光脉冲流构成，其波长为非线性晶体的响应波长(不同于信号流波长)，重复率为B_支，脉宽为

(7)按字(或按帧)插入OTDM和全光ATM中所需的码元速率全光变换方式，其特征是在光纤网汇接点处某些支路采用如上述(1)、(2)、(3)中所描述的压缩方式对支路码流进行压缩，在分接点处对应支路采用如上述(4)、(5)、(6)中所描述的扩展方式对阵发码流进行扩展，并保持每对压缩腔和扩展腔等效腔长相等。

(8)用于改变脉冲激光器脉冲重复率的腔外变换方式，其特征是利用上述(1)、(2)、(3)所述方式对耦合进光纤的光脉冲流进行压缩生成高重复率阵发光脉冲流或对耦合进光纤的阵发光脉冲流利用上述(4)、(5)、(6)所述方式进行扩展生成低重复率光脉冲流；

(9)P-呼吸子流的产生是利用上述(1)、(2)、(3)中所描述的方法，并取

其中P为小于N的自然数。

(10)N-呼吸子流的产生是如上述(2)、(3)中所述方式，并取K≥1+1/N。

(11)光孤子-呼吸子流的产生方法，其特征在于如(9)中所述方式产生P-呼吸子流，然后送入电光调制器产生诸如由101…1(P-2个连续的1)构成的周期性光孤子-呼吸子码流。

(12)光孤子-呼吸子流的产生，如上述(10)产生N-呼吸子流，送入电光调制器产生诸如由101…1(N-2个连续的1)构成的周期性光孤子-呼吸子码流。

(13)使光纤通信网物理信道于路码元瞬时速度可独立于信号源、复接控制和检测而进行一定范围内的自由调节的方式，如上述(7)中所述(不包含涉及权力要求(1)，(4)的内容)，汇接-分接方式时按所需实参数K调节等效腔长l_压、l_扩。

(14)用于保密通信的方式，如(13)所述，通过秘密信道传递实参数K，在汇接、分接点处同时依K秘密调节等效腔长l_压、l_扩。

(15)系统开销自然插入方式是利用上述(13)所述，按开销量选定实参数K，在汇接、分接点处同时依K调节等效腔长l_压、l_扩。

(16)抗合路突发误码方式是对支路信号流进行抗随机错误纠错编码后，取如上述(7)所述汇接-分接方式。

(17)自然实现光孤子通信系统合路码流中的孤子为不等幅相邻的汇接-分接方式可利用上述(7)的内容实现。

(18)上述(1)、(2)、(4)、(5)所述方式涉及的光纤环形腔上加可变延迟线或掺铒光纤放大器，或两者都加。

(19)上述(3)、(6)所述方式涉及的8字光纤腔上加可变延迟线(在含波导隔离器的环形腔内)，或将波导隔离器改为掺铒光纤放大器，或既加可变延迟线，又将波导隔离器改为掺铒光纤放大器。

(20)利用上述(18)、(19)所述方式可以达到上述(7)至(17)的目的。

本发明以一种全新的思路实现光脉冲序列的全光压缩和扩展，其优点是多方面的：

(1)能够满足OTDM和全光ATM信号序列全光压缩-扩展的需要。

(2)对称双环系统具有很强的自我补偿功能，包括损耗补偿、相位补偿和疏密补偿。

(3)通过调节等效环长可以方便地适用于不同码率及载频的信道。

(4)同步调节压缩环和扩展环的等效环长，可以在不改变控制信号的条件下，使干路信号流发生疏密的变化，从而使一般的窃听者不易获得正确信息。

(5)码元交错式压缩使已作抗随机错误纠错编码的干路信号流具有抗突发误码功能。

(6)在非均匀压缩情形，时钟、同步等信息可自然插入。

(7)第一次实现了物理信道的码元瞬时速率可在一定程度上独立于检测控制部分进行调节。

(8)本发明对一系列支路码率以及支路码元在时域的小量漂移是透明的。

Claims (8)

1、全光纤移位式光脉冲序列压缩-扩展方法，特征在于：

(1)利用含电光开关的光纤环和控制电光开关的合成信号发生器，通过移位叠加技术实现信号流在时域的压缩；移位叠加技术是指选取光纤环等效环长为

其中N、m为自然数，v_g为光脉冲的群速度，B_支为支路码速率，控制用电脉冲周期为

宽度为

高电平时电光开关处于异向耦合状态；

(2)利用含电光开关和光合路器的光纤环和控制电光开关用合成信号发生器，通过移位叠加技术实现信号流在时域的压缩，移位叠加技术是指选取光纤延迟环等效环长为

其中实参数K≥1，选取合成信号发生器信号周期如(F2)式，宽度如(F3)式，高电平时电光开关处于异向耦合状态；

(3)利用含光合路器、光分束器、波导隔离器、可变延迟线和波分复用器以及非线性晶体等器件的8字形光纤环和控制非线性晶体瞬时折射率的控制光脉冲流，通过移位叠加技术实现信号流在时域的压缩；移位叠加技术是指选取8字腔等效腔长如(F4)式，控制光脉冲流由波长为所用非线性晶体的响应波长、占空比和位周期与压缩后的序列的占空比和位周期相同的规则光脉冲流通过电光调制器生成，电光调制器由合成信号发生器控制，合成信号发生器的信号周期如(F2)式，宽度如(F3)式；高电平时电光调制器处于通光状态；

(4)利用含电光开关的光纤环和控制电光开关的合成信号发生器通过移位捡出技术实现信号流在时域的扩展，移位捡出技术是指选取光纤延迟环等效腔长为

其中N、M为自然数，先取控制用合成信号发生器信号周期为

宽度为

(5)利用含电光开关和光合路器的光纤环和控制电光开关用合成信号发生器，通过移位捡出技术实现信号流在时域的扩展，移位捡出技术是指选取光纤环等效腔长为

其中实参数K≥1，选取合成信号发生器信号周期如(F6)，宽度如(F7)式；

(6)利用含可变延迟线、光合路器、光分束器、波导隔离器和波分复用器以及非线性晶体等器件的8字形光纤环和控制非线性晶体瞬时折射率的控制光脉冲流，通过移位捡出技术实现信号流在时域的扩展；移位捡出技术是指选取8字腔等效腔长如(F8)式，控制光脉冲流由规则光脉冲流构成，其波长为非线性晶体的响应波长，重复率为B_支，脉宽为τ_扩。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

(1)在光纤通信系统汇接点处某一支路采用所描述的压缩方法对支路码流进行压缩，在分接点处该支路采用所描述的扩展方法对部分干路码流进行扩展，并保持每对压缩腔和扩展腔等效腔长相等；

(2)利用所述方法对耦合进光纤的规则光脉冲流进行压缩生成高重复率阵发光脉冲流或对耦合进光纤的阵发光脉冲流利用所述方法进行扩展生成低重复率光脉冲流；

(3)利用所描述的方法，并取

其中P为小于N的自然数；

(4)取 $K\≥1\±\frac{1}{N};$

(5)利用所述方法产生P-呼吸子流，送入电光调制器产生诸如由101...1构成的周期性光孤子-呼吸子码流；

(6)利用所述方法产生N-呼吸子流，送入电光调制器产生诸如由101...1构成的周期性光孤子-呼吸子码流。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

(1)采用所述汇接-分接方法，按所需实参数K调节等效腔长ι_压、等效腔长ι_扩；

(2)通过秘密信道传递实参数K，在汇接、分接点处同时依K调节等效腔长ι_压、等效腔长ι_扩；

(3)按系统开销量选定实参数K，在汇接、分接点处同时依K调节等效腔长ι_压、等效腔长ι_扩。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于支路信号流已实施抗随机错误编码，取所述汇接-分接方法，并取参数m＞1。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：支路信号流已实施抗随机错误编码，取所述汇接-分接方法，并取参数m＞1。

6.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于在光纤环形腔或8字形腔中加可变延迟线或掺铒光纤放大器，或两者都加。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在光纤环形腔或8字形腔中加可变延迟线或掺铒光纤放大器，或两者都加。

8、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在光纤环形腔或8字形腔中加可变延迟线或掺铒光纤放大器，或两者都加。

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