TWI375823B - - Google Patents

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1375823 - 九、發明說明： . 【發明所屬之技術領域】 本發明是_-種紐舰韻組及方法，制是-觀光放大器自 行產生的自發性輻射激發逆向迴授回光放大器來改變光放大器之群折射 率，進而達到延遲原輸入光訊號時序的模組及方法。 【先前技術】 光纖通訊（Fiber-optic communication)是種利用光與光纖（〇ptical 鲁 fiber)傳遞資訊的通訊方式，光經過調變（m〇duiati〇n)後便能攜帶資訊。 ' 自1980年代起，光纖通訊系統在數位時代裡扮演非常重要的角色，因為光 纖通訊具有傳輸容量大，保密性好等許多優點。而光纖通訊主要原理是將 所需傳送之信息在發送端輸入到發送機中，再將信息疊加或調製到作為信 息信號載體的載波上，然後將已調製的載波通過傳輸媒質傳送到遠處的接 收端’由接收機解調出原來的信息。 此外利用一條光纖可以透過調整不同波長同時傳遞好幾組訊號如電 φ 話、網際網路，或是有線電視的訊號。與傳統的銅線相比，光纖的訊號衰 減與遭受干擾的情形亦改善很多，特別是長距離以及大量傳輸的使用場合 :.中’光纖的優勢更為明顯。然而，當不同波長的光訊號經耦合均勻匯入入 .. 射端後’因為每一條路徑的訊號時序並不一樣，因此不同波長的光訊號在 波導Θ傳播時會造成不同的相位延遲，換言之，接收端可能會接收到超過 自身一次能負載的資料量。所以光纖網路需要使用不同的延遲技術將光訊 號延遲以確保接收端能承受龐大的資料流量，避免資料流失。而現有光訊 號延遲技術多為控制光訊號的路徑’藉調整光訊號路徑，達到光訊號延遲 5 1375823 • 果。但此歡最大缺點為需在光_路蝴上㈣錄光路徑，與多 •個光電Μ切齡雜，或韻測光職，找達财戦讀延遲， 不但所需的空間與成本非常魔大，控制系統亦較複雜。此外在先前文獻Η.% andS. L. Chuang, Applied Physics Letters, vol. 88, Art. No. 061102, 2006提出-種實驗架構如第i圖所示，利用外部幫浦雷射(一 l·)透 過光迴㈣逆咖方向狀半導體級A||，纽魏射射的輸入光功 率大小，而達着概職騎麟序。“此齡财要高功率與高穩 ^ 疋性的幫浦雷射，因此所需成本極高。 為了解決上述之問題，本發明提出一種光訊號延遲模組，利用光放大 器自行產生的自發性輻射激發(Ampiified Spontaneous Emission )，將之 迴授回光放大H，並且藉_舰授光路自紐輻射激發光功率而達到可 調延遲時序光訊號’取代以往需要額外的幫浦雷射達到同調居量振盛效 應，造成群折射率改變或改變光訊轉輸路徑長短以達成光訊號延遲，大 幅節省光纖網路之成本。 • 【發明内容】 本發明之主要目的係在提供一種可調光訊號延遲模組及方法，其係是 :一種糊光放大㈣自發性H射激發經過本系統而達成之同調居震盈效應 . 行為，造成光放大器之群折射率改變來延遲光訊號，進而取代原本需要額 外幫浦雷射來達到同調居量震盤效應或藉由傳輸光路徑來控制延遲光訊號 效果，大幅減少光纖網路製造成本。 本發明之延遲模組主要是由光放大器以及光迴授光路所組成。光放大 1375823 *' 器除了將所接收之光訊號放大並產生一自發性輻射激發，而光迴授光路係 • 連接光放大器之兩端出口 ’負責接收自發性輻射激發並迴授回光放大器， 並藉由控制迴授光路之光功率大小，以改變光放大器之群折射率，進而達 到控制延遲所入射光放大器之光訊號時序。其中光迴授光路可進一步由兩 個三槔光迴旋器（-前置與—後置）、光濾波器以及光衰減器所組成。前置 三璋光迴旋器’其第-槔接收光訊號，並由其第二蟑輸出給光放大器而 其第二埠同時亦接收從光放大器所產生之自發性輻射激發並從其第三埠輸 • 出；後置三埠光迴旋器，其第二槔接收放大後之光訊號，並由其第三埠輸 出；光濾波器，接收由前置三埠光迴旋器第三埠所輸出之自發性輻射激發， 並濾除不需要的光波；光衰減器，調整自發性輻射激發功率，並將調整與 過濾後的自發性輻射激發傳送給後置三埠光迴旋器第一埠，由後置三埠光 迴旋器第二埠輸出廻授到光放大器以改變光放大器之群折射率，進而實現 可調光訊號延遲模組。 底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明 • 之目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 • 本發明揭露了一種可調光訊號延遲模組及方法，特別是—種利用光放 • 大器自行產生的自發性輻射激發，讓使用者只需調整自發性輻射激發迴授 光功率大小即可有效控制光訊號延遲之模組，進而減少可調光訊號延遲模 組之製造成本。 1917年愛因斯坦提出物質與輻射的作用有三個基本的過程，即激發吸 1375823 -· 收，自發放射和激發放射三種。激發吸收即一般的收過程，當輻射光含有h • β=Ε2_Ε1之光子入射處於低能階(基態）為El，而其任—高能階能量為E2 物質時，hy的光子能量將使該原子自E1躍遷至E2。當原子自基能躍遷至 激發態後，有兩個過程使它重返至基態，其一為自發放射，即不須外界的 干擾，過一段時間後，它自行自E2之能階降至E1之能階，並釋放出h以的 光子能量，此自發放射的方向、相位等是任意的。另一過程為激發放射即 處於激發態之原子，由於受來光子之撞擊，而由高能階向慨階躍遷。 φ 此時，所產生的光子與外來的光子有相同特微，即它們的頻率、相位、偏 極方向和雜方向均為-致。換言之，自發性放射⑻ 是種處於激發Μ子紐的物f，因自發性鶴作用而失去全部或部份多 餘能量，同時它亦是-種賴過程，所以在不同的激發態分子中，出現放 射現象的瞬間與所產生的光子行徑也會有差異，並進一步產生非同調性 (incoherent)單光輻射線。 本發明之可触!__额及松，主祕獅綠以的自發性 _輻射紐(卿lified Spontaneous EmissiGn )，所於系統㈣丨起之同調 居量震盪效應㈣）’達成可調光職延賴組。其過健將-光放大器之 :_以—光迴授规連接，再將献大騎產生之自發錄機發以逆時 •鐘方向由光迴授光路迴授回光放大器，接下來使用者就可藉由調整該自發 性賴射激發之功率來改變光放大器之群折射率，進而達到藉由控制迴授光 功率大小’實現可調延遲光訊號之效果。 第2圖為本發明之延賴組_示_，主要包含—光放大器4以及 光坦授光路，其中光訊號行走路徑以實線來表示而迴授光路訊號路徑 、線來表示。光放大器4除了將所接收之光訊號放大外主要是能產 生一自發性輻射激發並由驗路徑輸出而光迴授光路係連接光放大器4 之兩端貞貝接收自發性轄射激發並迴授到光放大器4以改變光放大器之 群折射率’進而實現可調延料序光職之延賴組。在本發明之較佳實 知例之中’光迴授光路是由兩個三淳光迴旋器（一前置三璋光迴旋器2以 及後置_埠光迴旋器6)、一光濾波器8以及一光衰減器1〇所組成。三璋 光迴旋H0)Ptieal CirculatOT)如名係、為—個三蜂的架構，光訊號傳導路 徑在第-埠輸人將在第二#輸出，在第二埠輸人將在第三埠輸出，形成單 向迴旋性的傳遞_，因此三較魏器亦可由辦光迴翻或額外光訊 號路k來取代。本發明光迴授光路巾的前置三埠光迴㈣2，其第一淳接收 光訊號並由其第一槔輸出給光放大器4。後置三淳光迴旋器，其第二璋接 收放大後之光訊號’並由其第三埠輸出。光濾波器8，由前置三埠光迴旋器 2.第三槔輸出自發性輻射激發到域波器8並過滤不需要的光波。最後是光 衰減器1G主要係用來調整自發性輻射激發之功率，由於不同的自發性輕 射激發之功率對級大器群折射率驗變有不同的影響，而群折射率又是 影響光訊號時序之_’耻藉由調整自發性輻雛發之功率可以調整光 訊號之延_序，縣㈣之光職延_組絲可臟她。光衰減器 10在調整完自發性輻射激發之功率後會將調整與磁後的自發錄射激傳 送給後置三較猶^第_4，域置三埠光迴㈣6第二轉出回光 放大器’並藉由改變光放大器之群折射率來延遲輸入光訊號之時序，進而 1375823 實現可調光訊號延遲模組。 換言之，由於光放大器會產生自發性輻射激發，因此本發明利用光迴 旋器、光濾波器與光衰減器所組成的光迴授系統，取代同調居量振盪 (coherent population oscillations)機制所需之一外部光幫浦訊號 (pump signal) ’因此可由控制光衰減器10之衰減功率間接達到控制光訊 號延遲的效果。第3圖為本發明之實驗設定示意圖，用以證明本發明之功 效。其中可調雷射光（Tunable Laser)輸出後經過電光調變器 aiectnH)ptic Modulator, E0M)將雷射光調變為弦波訊號，光訊號輸入 前置三埠光迴旋器2第一埠的位置後，通過第二埠進入半導體光放大器4， 再輸入到後置三埠光迴旋器6第二埠的位置後，通過第三埠將光訊號輸出， 另外光放大器4產生之自發性輻射激發由光迴授系統，再廻授輸入到光放 大器4。本發明調整光衰減器1〇 ’比較當光迴授系統輸入光放大器4之光 功率為-20 dBm(decibel毫瓦mW)與8 dBm時之光訊號延遲變化，第4圖為 不波器所取得之波糊’可崎楚發現當輸人光放4之光神不同時， 可以達到光訊號延遲的效果。第5酬是本發明與先前技術（第丨圖）利用 外部幫浦雷射之時間延遲與光回授系統功率之關係圖，本發明使用i GHz 的探測訊號進入半導體光放大器，比較在光迴授系統與外部幫浦雷射下之 光訊敗遲變化，均可達成光時序調整的效果，不但驗證本發明之光訊號 延遲可订陡’同時也代表本發明能在不使用額外幫浦雷射或光路徑來達成 光訊號延遲’細降低総航遲歡之製造絲與減空間。 准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已並非用來限定本發明 1375823 實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所 為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖為先前技術之架構示意圖。 第2圖為本發明之模組示意圖。 第3圖為本發明之模組實驗示意圖。 第4圖為本發明之實驗結果示意圖。 第5圖為本發明與先前技術功率比較之關係示意圖。 【主要元件符號說明】 2 前置三埠光迴旋器 4 光放大器 6 後置三埠光迴旋器 8 光濾波器 10光衰減器

Claims (1)

1375823 10丨年5月22曰修正替換頁 十、申請專利範圍： • 1. 一種可調光訊號延遲模組，包含： 一光放大器，接收一輸入光訊號並將之放大，同時產生一自發性輻射激 發；以及 一光迴授光路，連接該光放大器之兩端，該光迴授光路包括： 一光濾波器，接收該光放大器產生之該自發性輻射激發，並濾除不需要 的光波；以及 一光衰減器，接收該光濾波器濾除後的該自發性輻射激發，該光衰減器 並調整該自發性輻射激發之功率，並將調整與過濾後的該自發性輻射激 發回傳給該綠大e，以改變該光放大^之群娜Φ，進而延遲該光訊 號。 . 0 2.如申請專利第i項所述之可調光訊號延遲模組，其中絲迴授光路 更包括： 月’』置二埠光迴旋H，該前置三痒光迴旋器第—崞接收該輸人光訊號， 並由該前置三淳光迴旋器第二蟑輸出給該光放大器，而該前置三埠光 k旋器第一埠同時亦接收從該光放大器所產生之自發性賴射激發並從 . 該前置三埠光迴旋器第三埠輸出至該光濾波器；以及 -後置三淳光職器’該後置三戈皁光迴旋器第二槔接收放大後之該輸入 光磁並由6玄後置二埠光迴旋器第三谭輸出而該後置三淳光迴旋 器第-蜂接收調整與過濾後的該自發性輕射激發，由該後置三痒光迴 旋器第二埠輸出廻授於該光放大器》 1375823 101年5月22曰修正替換頁 3. 如申請專利範圍第2項所述之可調光訊號延遲模組，其中該三埠光迴旋 器亦可由多埠光旋旋器或額外光訊號路徑來取代。 4. 如申請專利範圍第1項所述之可調光訊號延遲模組’其中該光迴授光路 可視為一同調居量振盪機制所需之光幫浦》 5. —種可調光訊號延遲方法，包含·· 將一光放大器之兩端以一光迴授光路連接： 將該光放大器所產生之自發性輻射激發以逆向方式由該光迴授光路迴授 到該光放大器；以及 藉由該光迴授光路内之一光衰減器，調整該自發性輻射激發之功率以改 變光放大器之群折射率，進而延遲輸入光訊號之時序。 6. 如申請專職㈣5項所述之可調絲號延遲方法，其巾該光迴授光路 可視為一同調居量振盪機制所需之光幫浦。